慕尼黑大学Angew.: 计算加实验：优化Ru位点上的氢键以实现RuCo ANSs高效碱性HER

钌(Ru)基催化剂具有优异的的性能和较低的成本，这导致其成为在碱性析氢反应(HER)中替代铂(Pt)的候选催化剂。然而，Ru位点处的氢结合(Ru-H)限制了钌(Ru)基催化剂的HER活性和实际应用。

基于此，慕尼黑大学Emiliano Cortes团队通过快速共沉淀和电化学还原法制备了RuCo合金纳米片(RuCo ANSs)，以探究Ru-H键中Ru和H之间的相互作用。

密度泛函理论(DFT)计算表明，Ru-H结合能的本质是 Ru的4dz²轨道和H的1s轨道之间的强相互作用。同时，Ru位点和载体(Co和Ni)之间的电荷转移导致Ru的4dz²带中心的适当向下移动，导致RuCo体系中H*的吉布斯自由能为0.022 eV，与纯Ru体系中的0.133 eV相比大大降低。

另外，结构表征表明，Ru原子作为具有平面对称和Z方向不对称配位结构的孤立活性位点嵌入Co衬底中，获得了最佳的4dz²调控电子结构。

更重要的是，氢传感器和程序升温脱附(TPD)测试表明，与纯Ru纳米粒子相比，RuCo ANS 中的Ru-H相互作用增强。

因此，在1 M KOH中，优化的RuCo ANSs在10 mA cm^-2电流密度下具有10 mV的超低过电位，Tafel斜率为20.6 mV dec^-1，性能优于商用Pt/C；RuCo ANSs在100 mV处的TOF为8.52 s^-1，远高于商用Ru/C。综上，这项工作为通过优化活性位点的金属-H结合能来促进碱性HER提供了新的见解，同时也推动了与氢反应相关的高效催化剂的发展。

Optimizing Hydrogen Binding on Ru Sites with RuCo Alloy Nanosheets for Efficient Alkaline Hydrogen Evolution. Angewandte Chemie International Edition, 2021. DOI: 10.1002/anie.202113664

原创文章，作者：Gloria，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/17/8ef4a881b6/

慕尼黑大学Angew.: 计算加实验：优化Ru位点上的氢键以实现RuCo ANSs高效碱性HER

相关推荐

发表回复