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Adv Mater:熱沖擊合成<2 nm Ru擔載TiN堿性HER電催化劑
納米技術 納米 2024-05-19

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將金屬修飾在合適基底上的異相催化劑廣泛應用于各種各樣的化學反應,人們發現金屬-基底相互作用能夠調控催化活性。

有鑒于此,青島科技大學王磊通過高溫熱沖擊方法將<2 nm Ru納米粒子擔載于TiN載體上,合成HTS-Ru-NCs/TiN,這種催化劑具有獨特的Ru-Ti相互作用。

主要內容

(1)

通過RuCl3直接脫氯,而且快速成核并且短暫的生長時間,有助于將Ru納米粒子通過Ru-Ti相互作用,穩定修飾在TiN載體表面。

(2)

HTS-Ru-NCs/TiN在堿性HER催化反應中表現優異的催化活性,達到10 mA cm-2和100 mA cm-2電流密度所需的過電勢分別為16.3 mV和86.6 mV。將HTS-Ru-NCs/TiN催化劑構筑為堿性電解槽和陰離子交換膜電解槽,分別能夠在1.65 V和1.67 V達到1.0 A cm-2電流密度。這個結果說明HTS-Ru-NCs/TiN在電解水制氫領域的重要應用前景。理論計算模擬結果說明Ru納米粒子和TiN載體之間能夠形成Ru-O和Ti-H化學鍵,從而加快水分子解離反應的動力學,增強HER電催化性能。這項研究結果有助于促進設計和發展具有合適界面結構的催化劑,從而改善各種催化劑的性能。

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參考文獻

Lingbo Zong, Fenghong Lu, Ping Li, Kaicai Fan, Tianrong Zhan, Porun Liu, Lixue Jiang, Dehong Chen, Ruiyong Zhang, Lei Wang, Thermal Shock Synthesis for Loading Sub-2 nm Ru nanoclusters on Titanium Nitride as a Remarkable Electrocatalyst towards Hydrogen Evolution Reaction, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202403525

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202403525


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