武理木士春Small: Ru掺杂，催化剂活性大！Ru-NiSe2/NF纳米片用于全分解水

在不同的制氢方法中，水电解是最经济、最有效的制氢方式之一。其中析氧反应(OER)和析氢反应(HER)都是多步反应，因此反应活性受到缓慢动力学的严重限制。为了加快这一过程，需要设计并开发高效催化剂。

近日，武汉理工大学木士春团队在镍泡沫上设计并构建了Ru修饰的二硒化镍纳米片阵列(Ru-NiSe₂/NF)，以实现高效电催化水分解。

为了预测Ru-NiSe₂/NF的内在活性，通过密度泛函理论(DFT)计算分析了含氧中间体(ΔG_M*) 和氢(ΔG_H*)的吸附自由能。结果表明，Ru的掺入优化了H₂O分子和中间体在金属硒化物位点上的氢/氧析出反应(HER/OER)的吸附吉布斯自由能，从而促进了电催化的整体水分解。

受理论预测的启发，研究人员通过水热工艺在镍泡沫上直接生长前驱体，浸入含有Ru³⁺的乙醇溶液中使Ru负载在催化剂表面，然后充分硒化。

具有稳定3D结构的Ru-NiSe₂ /NF电极在碱性溶液中显示出大大提高的OER和HER活性。具体而言，在1.0 M KOH溶液，Ru-NiSe₂ /NF在10 mA cm^-2电流密度下的OER过电位仅为210 mV，HER过电位为59 mV。原位拉曼表明在OER过程中作为活性中心的是羟基氧化镍。

此外，Ru-NiSe₂ /NF用于整体水分解，可以由仅1.537 V的电压驱动以获得10 mA cm^-2。这项工作为硒化物提供了一种增强电化学性能的可用策略，并激发了更多的研究来探索高效电催化剂以实现全水分解。

Ru-Incorporated Nickel Diselenide Nanosheet Arrays with Accelerated Adsorption Kinetics toward Overall Water Splitting. Small, 2021. DOI: 10.1002/smll.202105305

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武理木士春Small: Ru掺杂，催化剂活性大！Ru-NiSe2/NF纳米片用于全分解水

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