侯军刚Nature子刊：缺陷NiFe LDH上单原子Ru位点用于电催化全分解水

2023年10月13日下午2:50 • 头条, 百家, 顶刊 • 阅读 30

电化学水分解，是使用电催化剂产生氢燃料的有效途径。单原子催化剂的合理设计对于高效的可持续能源转换至关重要。凭借适当的配位环境、单原子与载体的密切相互作用以及量子尺寸效应，其已经引起了研究人员广泛的兴趣。

大连理工大学侯军刚团队报道了一种简单且可扩展的电催化合成策略，用于稳定有缺陷的NiFe LDH上的大量单原子Ru位点(Ru₁/D-NiFe LDH)，可高效电催化全分解水。

密度泛函理论(DFT)计算结果表明，在HER过程中，Ru₁/D-NiFe LDH优化了H吸附能，同时由于Ru-O的存在促进了O-O耦合。另外，丰富的活性中心加速了水分解的动力学，从而提高了催化剂固有的HER和OER活性。

虽然Ru和NiFe-LDH具有高的电催化OER活性，但是合成的Ru₁/D-NiFe LDH催化剂具有出色的电催化HER性能，电流密度为10 mA cm^-2时的过电位低至18 mV，在100 mV过电位下的周转频率为7.66 s^-1(是商用Pt/C催化剂的45倍)。

由Ru₁/D-NiFe LDH组装的双电极电池在1.72 V的低电池电压下，在碱性介质中的电流密度达到500 mA cm^-2。

Engineering single-atomic ruthenium catalytic sites on defective nickel-iron layered double hydroxide for overall water splitting. Nature Communications, 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-24828-9

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