ACS Catal.:RuO2中阴/阳离子空位对酸性OER活性和稳定性的影响

文摘   2024-11-21 18:01   湖南  

有机电催化QQ群: 692419836

研究背景

耦合可再生能源电解水是最有前途的制氢方法。在众多电解水技术中,质子交换膜水电解槽(PEMWE)具有电流密度大、电阻损耗小、氢气压力高等显著优势。然而,苛刻的操作条件和阳极析氧反应(OER)缓慢动力学对PEMWE中电催化剂稳定性和性能提出了挑战。目前,Ru/Ir氧化物是最有前途的酸性OER催化剂,尤其是Ru基催化剂,其价格具有竞争力,本征活性高,比IrO2更适合大规模的商业应用。然而,商用RuO2在催化酸性OER时需要高过电位,进一步提高Ru基催化剂的活性成为研究重点。
氧化物中存在缺陷是一种普遍现象。通过缺陷来调节材料的催化性能已经得到了广泛研究。区分阴离子和阳离子缺陷对OER的单独作用对原子水平上精确调节活性位点电子结构来开发高活性和稳定的Ru基电催化剂至关重要。

本文要点

1. 设计并制备了富阳离子/氧空位的RuO2催化剂,研究缺陷类型对RuO2 OER活性和稳定性的影响。    

2. 结合实验和理论方法表明,Ru1-xO2中的Ru空位调节了d带中心,优化了OER中间体吸附能,提高了OER活性。相反,RuO2-x中氧空位降低了Ru-O共价,抑制了晶格氧机制(LOM)参与和Ru溶解,从而提高了长期稳定性。

3. Ru1-xO2在10 mA cmgeo-2下表现出最低的过电位212 mV,而RuO2-x表现出优异的稳定性,在10 mA cmgeo-2下持续400小时,超过了文献中许多酸性OER催化剂。

图文内容

(图片来源:ACS Catal.

         

 

    

         

 

(图片来源:ACS Catal.

         

 

         

 

    

(图片来源:ACS Catal.

         

 

         

 

    

(图片来源:ACS Catal.

         

 

         

 

    

(图片来源:ACS Catal.

文献信息

Jiao Yang, Lishan Peng*, Hui Pan* et alEffect of Cation and Anion Vacancies in Ruthenium Oxide on the Activity and Stability of Acidic Oxygen Evolution.ACS Catal. 2024.

DOI: 10.1021/acscatal.4c02779

https://doi.org/10.1021/acscatal.4c02779 

微信群统一为先添加小编微信 B297984,再拉大家进群(添加微信时请备注 姓名-学校)。欢迎私信投稿(文章解读、招聘等)

IT'S RAINING NOW

推送总错过?公众号主

页右上角点击 设为星标  


有机电催化
持续关注、分享有机电催化领域科研动态
 最新文章