实现界面钌中心高效催化酸性电解水析氧反应
中科院大连化物所
实现界面钌中心高效催化酸性电解水析氧回响
克日，中科院大连化物所邓德会研究员团队在酸性电解水析氧催化剂研究中取得新希望，发明二氧化钌（RuO2）和石墨烯界面处的钌中心可以显著晋升RuO2基催化剂在酸性电解水析氧回响中的活性和不变性。相关研究成就颁发在《先进质料》上。
氢能作为一种洁净、高效和可再生的绿色能源，被视为21世纪最有潜力的洁净能源。基于质子互换膜的酸性电解水制氢技能具有效率高、产氢纯度高、能耗低等特点，被认为是可持续出产高纯氢气最有前景的技能之一。然而其阳极的析氧回响受四电子转移进程和动力学惰性的限制，成了电解水制氢的瓶颈。迄今为止，RuO2是少少数能在酸性条件下催化电解水析氧回响的催化剂。然而，该析氧回响进程中所陪伴的RuO2过氧化生成RuO4而腐化溶解的进程，使得RuO2催化剂在酸性电解水析氧回响中难以长时间保持高的回响活性。因此，开拓新的计策来同时实现高活性和高不变性的RuO2基催化剂的制备具有重要的研究意义，但却极具挑战。
研究人员通过准确构筑RuO2和石墨烯的界面来晋升RuO2基催化剂在酸性电解水析氧回响中的活性和不变性。所制备的催化剂表示出优于商品RuO2的电催化活性和不变性，在10 mA cm-2电流密度下，过电位仅为227 mV，低于商品RuO2所需的290 mV过电位，可以不变运行高出24小时，其不变性远高于商品RuO2催化剂。同时，该团队与中科院山西煤炭化学研究所的任鹏举博士相助，团结密度泛
函理论计较发明，RuO2和石墨烯界面上的Ru位点可以冲破吸附态物种HOO*和HO*之间的线性干系，低落整个回响决速步的回响能垒，进而提高电解水析氧的回响活性。另外，石墨烯向RuO2外貌转移的电子可以提高RuO2的抗氧化和抗腐化本领。因此，石墨烯和RuO2界面处的Ru中心不只可以加强RuO2催化析氧回响的活性，并且可以有效晋升其不变性。
本项事情为设计和制备高效、不变的酸性电解水析氧催化剂研究提供了新思路。
相关论文信息：https://doi.org/10.1002/adma.201908126
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