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人們發(fā)現(xiàn)非貴金屬過渡金屬催化劑具有價格較低的優(yōu)勢，因此是重要的堿性分解水電催化劑，但是通常非貴金屬的過渡金屬催化劑與吸附OH之間的結(jié)合能非常強，這種現(xiàn)象將阻礙催化活性位點。

有鑒于此，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)吳宇恩、Huang Zhou、華中科技大學(xué)楊利明等報道單原子催化位點能夠緩解吸附OH物種阻礙催化活性位點的問題，因此能夠顯著增強堿性HER催化活性。

本文要點：

（1）

將碳化鎢（WC）上修飾單原子Ru，隨后堿性HER電催化在10 mA cm^-2電流密度的過電勢能夠降低130 mV（從159 mV降至21 mV），同時質(zhì)量活性提高達到Pt/C催化劑的16倍（MA₁₀₀=17.3 A mg_Ru^-1，Pt/C的MA₁₀₀=1.1 A mg_Pt^-1）。將這種電催化劑構(gòu)筑堿性陽離子交換膜電解水器件，器件的電壓僅為1.79 V，而且在1.0 A cm^-2的工業(yè)量級電流密度表現(xiàn)非常高的穩(wěn)定性。

（2）

DFT理論計算結(jié)果說明Ru單原子能夠降低周圍OH結(jié)合能，因此避免OH阻擋催化活性位點的現(xiàn)象，并且在Ru和基底之間形成雙功能催化劑界面，促進水分解反應(yīng)速率。這項研究工作可能拓展應(yīng)用于Mo等其他過渡金屬催化劑，并且促進工業(yè)級分解水器件的發(fā)展。

參考文獻

Xingen Lin, Wenfeng Hu, Jie Xu, Xiaokang Liu, Wei Jiang, Xianhui Ma, Dayin He, Zihan Wang, Wanqing Li, Li-Ming Yang*, Huang Zhou*, and Yuen Wu*, Alleviating OH Blockage on the Catalyst Surface by the Puncture Effect of Single-Atom Sites to Boost Alkaline Water Electrolysis, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.3c13676

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c13676