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?南洋理工/長(zhǎng)江師范Small：異質(zhì)界面和拉伸應(yīng)變效應(yīng)協(xié)同增強(qiáng)Ru/RuO2氣凝膠的整體水分解

設(shè)計(jì)用于水分解的電催化劑是可持續(xù)制氫的關(guān)鍵，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)卻很困難?；诖耍?strong>南洋理工大學(xué)Lee Jong-Min副教授，長(zhǎng)江師范學(xué)院王廣釗副教授（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種快速、簡(jiǎn)便的兩步法制備Ru/RuO₂氣凝膠的方法，用于催化堿性條件下的水分解。Ru/RuO₂氣凝膠在10 mA cm^-2時(shí)表現(xiàn)出較低的析氧過(guò)電位（189 mV）和析氫過(guò)電位（34 mV），這得益于高孔率、異質(zhì)界面和拉伸應(yīng)變效應(yīng)的協(xié)同作用。

本文通過(guò)DFT計(jì)算研究了Ru/RuO₂氣凝膠提高電催化活性的內(nèi)在因素。局域態(tài)密度（PDOS）表明，Ru/RuO₂在費(fèi)米能級(jí)上具有比Ru和RuO₂更高的態(tài)密度，因此有望顯示出比Ru和RuO₂更強(qiáng)的電子傳輸能力。

電荷密度差分圖顯示了Ru/RuO₂異質(zhì)界面上顯著的電荷重新分布，Bader電荷分析表明，從Ru向RuO₂傳輸了3.10 |e|電子。這種電子轉(zhuǎn)移可能會(huì)在異質(zhì)界面周圍產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)置電場(chǎng)，通過(guò)促進(jìn)電催化過(guò)程中的載流子遷移來(lái)加速電催化性能。

OER的吉布斯自由能圖表明，Ru/RuO₂生成*OOH的勢(shì)壘（1.89 eV）遠(yuǎn)小于Ru（3.19 eV）和RuO₂（2.15 eV），從而證實(shí)了Ru/RuO₂異質(zhì)界面有助于OER的動(dòng)力學(xué)。HER的吉布斯自由能圖表明，Ru/RuO₂的ΔG_H*（-0.22 eV）比Ru（-0.54 eV）和RuO₂（-0.26 eV）更接近理想值（ΔG_H*=0 eV），表明Ru/RuO₂具有優(yōu)異的HER電催化性能。

Heterointerface and Tensile Strain Effects Synergistically Enhances Overall Water-Splitting in Ru/RuO₂ Aerogels. Small, 2023, DOI: 10.1002/smll.202206844.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202206844.

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