青岛科技大学AEM:一种改善羟基动力学以实现高效析氢反应的途径

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研究概述

铂(Pt)基化合物是析氢反应(HER)的基准催化剂,但在碱性环境中表现出缓慢的动力学。Pt 表面的*OH 积累会阻塞活性位点,影响质子还原和水的再吸附。
基于此,青岛科技大学吴则星教授、王磊教授Advanced Energy Materials上发表题为《Microwave-Assisted PtRu Alloying on Defective Tungsten Oxide: A Pathway to Improved Hydroxyl Dynamics for Highly-Efficient Hydrogen Evolution Reaction》的研究论文。
将钌(Ru)与Pt位点合金化可以显著调节水解离中间体的吸附和解吸,其中选择合适的载体并利用金属-载体相互作用(MSI)对于活性位点的优化至关重要。
研究人员通过超快的微波辅助方法制备了锚定在富含氧空位(OV)的氧化钨(WO3)上的PtRu合金。受益于合金化和MSI之间的耦合效应,PtRu/WO3-OV表现出极高的HER活性。在1 M KOH、1 M KOH+海水和0.5 M H2SO4中,它分别需要9、26和6mV的超低过电位就能达到10mA cm−2的电流密度。设计的催化剂在质量活性方面超过了商业Pt/C,并显示出间歇能量整合的巨大潜力。
密度泛函理论(DFT)计算表明,Ru与Pt位点的合金化显著降低了离解*OH的能量势垒,调节了表面的阻塞,继而促进了整体碱性HER过程。
这项研究为快速合成非碳负载的Pt位点调制碱性制氢催化剂提供了见解。
图文解读
1
图1:在1 M KOH+海水电解液中催化性能
2
图2:在0.5 M H2SO4电解液中催化性能
5
图3:在1 M KOH电解液中催化性能
文献信息
Microwave-Assisted PtRu Alloying on Defective Tungsten Oxide: A Pathway to Improved Hydroxyl Dynamics for Highly-Efficient Hydrogen Evolution Reaction. Advanced Energy Materials,(2024.https://doi.org/10.1002/aenm.202402372.

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