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Nano Energy：Ru生長誘導(dǎo)構(gòu)建Ru?O?Cu中心，實(shí)現(xiàn)堿性條件下高效析氫

電化學(xué)水分解產(chǎn)氫被認(rèn)為是儲存可再生能源和生產(chǎn)清潔能源的一種有效方法。堿性水電解槽具有電極穩(wěn)健、壽命長、電解槽結(jié)構(gòu)廉價，以及可以避免嚴(yán)重的酸性腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，通常用于工業(yè)制氫。盡管鉑和鉑合金被確定為基準(zhǔn)的析氫反應(yīng)(HER)催化劑，但它們的高價格和非酸性介質(zhì)中的不穩(wěn)定性嚴(yán)重阻礙了它們的廣泛應(yīng)用。因此，迫切需要設(shè)計和開發(fā)低劑量貴金屬高效催化劑。

基于此，中國礦業(yè)大學(xué)Kong Xiangkai和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳昶樂等提出了一個兩步退火策略將Ru團(tuán)簇分散到CuO載體上(Ru-CuO-SA)，以實(shí)現(xiàn)低的Ru負(fù)載量。

具體而言，在相對較低的溫度下Ru納米晶在Cu₂O中間體的協(xié)助下形成，導(dǎo)致界面上形成強(qiáng)的Ru?O?Cu鍵結(jié)構(gòu)；隨后，通過在較高溫度退火過程中形成可溶性K₂RuO₃，去除外表面的部分Ru原子，以最大限度地暴露Ru?O?Cu中心。同時，在CuO載體上產(chǎn)生了與晶格畸變有關(guān)的富氧空位，提高了表面的親氧性。

此外，Ru?O?Cu中心增強(qiáng)了CuO和Ru之間的電子耦合，促進(jìn)了水的吸附、降低了水分解的能壘，同時也削弱了氫的結(jié)合，使H₂更容易解吸。

因此，在1.0 M KOH溶液中，所制備的Ru-CuO-SA催化劑在10 mA cm^?2電流密度下的過電位低至12.9 mV，Tafel斜率為27.9 mV dec^?1和周轉(zhuǎn)頻率為3.034 H₂ s^?1，超過大多數(shù)報道的Ru基材料和商業(yè)Pt/C催化劑。

此外，利用Ru-CuO-SA組裝的陰離子交換膜(AEM)電解槽在1.65 V的電池電壓下達(dá)到216 mA cm^?2的電流密度，并且該電解槽還具有良好的長期穩(wěn)定性，表明Ru-CuO-SA在水電解槽系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用潛力。

Ru-O-Cu Center Constructed by Catalytic Growth of Ru for Efficient Hydrogen Evolution. Nano Energy, 2023. DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.108403

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/07/38180b1d29/

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