亮点
1. 密度泛函理论(DFT)结果揭示了外延型钌团簇-氮化镍(cRu-Ni3N)异质界面上对关键反应中间体优化的吸附强度,从而降低了对析氧(OER)及析氢反应(HER)的理论过电位,加快了反应动力学。
2. 利用六方密堆积型(hcp)钌(Ru)与氮化镍(Ni3N)晶格间的高度匹配,构筑了外延型cRu-Ni3N异质结构。
3. 得益于本征活性及反应机制的优化,所构筑的外延cRu-Ni3N异质结构在碱性介质中展现出优异的OER/HER活性及耐久性,并在碱性全解水、海水电解及光伏-产氢系统中展示出不俗的应用潜力。
引言
氢能是重要的清洁能源形式之一,而借助可再生电力电解水制氢是获取绿氢的有力手段。但目前电解水系统受到两极反应迟缓的动力学限制,需要持续供给高电压驱动,因此需要高效的电催化剂来加速电极反应。目前, Ru基催化剂对OER和HER反应均展示出很好的催化性能,有望在电解水系统中广泛使用。但Ru易发生团聚以及电化学氧化失活现象,如何有效抑制Ru的电化学失活已成为目前研究的重点。利用强金属-载体效应(SMSI)有望解决上述问题,并进一步增强本征活性。特别是借助外延型异质结构(如hcp型Ru和Ni3N)的强界面耦合效应来有效锚定负载金属,并调节其电子结构,以实现高效的电解水制氢催化。
发展历程
发展历程