活性不牺牲,机制切换!JACS发表吉林大学最新电催化科研进展!

文摘   2024-12-29 09:30   上海  

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论文拟解决的关键挑战:

在酸性析氧反应(OER)中,RuO2是一种很有前途的低成本、高效的催化剂。然而,由于不可避免地会发生晶格氧机制(LOM)的参与,因此它的稳定性较差。

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02

图文简介:

针对上述挑战,吉林大学的崔小强教授和范锦昌研究员团队在Journal of the American Chemical Society发表论文,该团队通过种子生长和选择性氧化过程合成了两种不同的基于金属烯的核心-蒙皮结构Pd@RuO2和PdO@RuO2,通过将核心物质从金属烯氧化物PdO转变为Pd金属烯,从而调节原子氧化钌蒙皮的OER途径,从LOM调节到吸附物演化机制(AEM)。

这种切换是在不牺牲活性位点数量的情况下实现的,Pd@RuO2金属烯在10 mA cm-2下具有低过电位189 mV的优异酸性OER活性,比对应的PdO@RuO2金属烯低54 mV。此外,它们还表现出很高的稳定性,在50 mA cm-2下100小时的活性衰减可以忽略不计,优于大多数报道的基于RuO2的催化剂。

多种光谱分析和理论计算表明,Pd与RuO2之间的电子相互作用在表面活性Ru原子中诱导出富电子态,从而提高了亚表面氧的迁移能,优化了中间产物在活性钌位点上的吸附能,实现了OER途径的转变。此外,这种富电子态降低了Ru原子的d带中心,降低了决定电位的*O→*OOH步骤的能垒,提高了OER活性。

这项工作为在酸性条件下改变OER机理,开发高活性、稳定的电催化剂提供了一种新的策略。

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