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開(kāi)發(fā)用于析氫/氧化反應(yīng)（HER/HOR）的高性能雙功能電催化劑，對(duì)于高效利用氫能具有重要意義。基于此，廈門大學(xué)黃小青教授、張橋保教授和韓佳甲助理教授（共同通訊作者）等人報(bào)道了一類獨(dú)特的Mo改性Ru納米片（Mo-Ru NSAs）催化劑，其中Mo具有金屬M(fèi)o原子和MoO₃的獨(dú)特構(gòu)型。

測(cè)試發(fā)現(xiàn)，Mo-Ru NSAs在1 M KOH中當(dāng)電流密度為10 mA/cm²時(shí)其HER的過(guò)電位為16 mV，并具有250 h的持久穩(wěn)定性。此外，在0.1 M KOH條件下，HOR的催化活性達(dá)到2.45 A/mg_Ru，分別是Ru/C和Pt/C的38.9倍和6.4倍，其HOR穩(wěn)定性也比Ru/C和Pt/C更持久。

密度泛函理論（DFT）計(jì)算的進(jìn)一步結(jié)構(gòu)優(yōu)化表明，金屬M(fèi)o離子嵌入Ru晶格中，而MoO₃吸附在部分氧化的Mo原子上。因此，Ru納米片的表面電子性質(zhì)和晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著改變，從而優(yōu)化了中間體的吸附和優(yōu)異的HER/HOR性能。

此外，在MoO₃附近H*和OH*在Mo-Ru NSAs上的吸附強(qiáng)度減弱。更重要的是，Mo-Ru位點(diǎn)能使H₂O自發(fā)解離，促進(jìn)H⁺和OH^–的生成。隨著H*和OH*覆蓋范圍的增加，H*和OH*趨向于向MoO₃遷移，從而進(jìn)一步優(yōu)化了H*和OH*的吸附強(qiáng)度。MoRu位點(diǎn)與MoO₃的強(qiáng)耦合使HER和HOR的反應(yīng)路徑更加有利，促進(jìn)了其能量上的有利進(jìn)展。該工作將啟發(fā)通過(guò)表面和晶格工程構(gòu)建更先進(jìn)的雙功能催化劑。

Surface and Lattice Engineered Ruthenium Superstructures towards High-Performance Bifunctional Hydrogen Catalysis. Energy Environ. Sci., 2022, DOI: 10.1039/D2EE02076A.

https://doi.org/10.1039/D2EE02076A.

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廈大EES：Mo-Ru NSAs實(shí)現(xiàn)高性能雙功能氫催化

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