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广西师范大学杨秀林教授课题组报道了一种Ru修饰多孔Cu-Cu2O@C的高活性双功能催化剂。该催化剂采用金属有机框架(MOF)作为前驱体,通过吸附-热解过程制备所得。文章重点讨论了Ru修饰对Ru/Cu-Cu2O@C复合催化剂电子结构的影响,以及该催化剂在氢氧化/析氢反应(HOR/HER)过程中的机理研究。
化石燃料的持续枯竭和随之而来的环境问题正在敦促人们开发可持续的能源转换和储存系统。氢气因其清洁、高能量密度和零碳排放等优点被认为是取代化石燃料的最有吸引力的替代品。燃料电池是一种可以直接将化学能转化为电能的高效能源转换技术。近年来,阴离子交换膜燃料电池(AEMFC)因其广泛的选择性以及使用廉价的双极板等独特优势受到了相当大的关注。然而,对于碱性条件下的阳极HOR动力学,即便是Pt,也比在酸性条件下慢两个数量级,这严重阻碍了AEMFC的发展。考虑到地球上丰富的过渡金属与碱性电解质的兼容性,人们一直致力于探索高效的催化剂来驱动碱性HOR/HER。 为此,广西师范大学杨秀林教授课题组报道了一种Ru修饰多孔Cu-Cu2O@C载体的高活性双功能催化剂(Ru/Cu-Cu2O@C)。在碱性环境下,该催化剂显示出优异的催化性能。对于HOR过程,Ru/Cu-Cu2O@C具有较高的质量活性和比活性;对于HER过程,Ru/Cu-Cu2O@C在10 mA cm-2电流密度下具有较低的过电位。实验结果结合密度泛函理论计算表明,Ru和Cu物种之间强的电子转移使得Ru的氢结合能(HBE)减弱,Cu2O的羟基结合能(OHBE)增强,同时Cu2O作为H2O*的捕获位点优化了H2O的吸附能,协同促进HOR/HER动力学。总之,该工作为合理制备成本效益高和环境友好型的HOR/HER双功能催化剂提供了可靠的实验借鉴。 论文信息 Electronic Modulation and Mechanistic Study of Ru-decorated Porous Cu-rich Cuprous Oxide for Robust Alkaline Hydrogen Oxidation and Evolution Reactions Yi Liu, Lianrui Cheng, Yi Huang, Yuting Yang, Xianfa Rao, Shuqing Zhou, Tayirjan Taylor Isimjan, Xiulin Yang 文章第一作者为刘奕 ChemSusChem DOI: 10.1002/cssc.202202113

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