在铂族金属中,钌(Ru)具有相对较低的水离解能,被认为是取代Pt以催化析氢反应(HER)的潜在材料。然而,优化H*和OH*中间体在Ru催化位点上的吸附/解吸能目前来说却是困难重重。四川大学赵长生、Shuang Li和南京航空航天大学王毅设计合成了锰-氧化合物配位的Ru位点(MOC-Ru),可有效促进HER动力学。
本文要点
(1)在MOC-Ru结构中,界面处的H-OH键可被削弱,且具有电子供给能力和去质子化能力,因此MOC-Ru展现出了去质子化和低亲氧微环境,可在酸性和碱性电解质中都表现出极低的过电位和超长的稳定性。
(2)在碱性条件下,MOC可以加速水的离解动力学,促进OH*的解吸,并在酸性条件下触发可释放H2的长程H*溢出。
(3)以MOC-Ru催化剂作为H2生产阴极而制造的膜电解槽表现出了优异的活性和稳定性。
Chengdong Yang, et al. Mn-Oxygen Compounds Coordinated Ruthenium Sites with Deprotonated and Low Oxophilic Microenvironments for Membrane Electrolyzer-based H2-Production. Advanced Materials. 2023
DOI:10.1002/adma.202303331
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202303331