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上交章俊良AFM:RuMn电催化剂用于酸性OER2022-05-16
质子交换膜电解水(Proton exchange membrane water electrolysis, PEMWE)是解决严峻的能源和环境问题的关键技术,但是电催化剂在酸性析氧反应(OER)环境中较差的耐久性阻碍了PEMWE的大规模应用。
基于此,上海交通大学章俊良教授(通讯作者)等人报道了一种在20000次循环伏安循环中具有显着耐久性的稳定RuMn电化学催化剂。
在文中,作者受表面重构策略的启发,通过在碳纤维纸(CFPs)上掺杂Co、Cr、Zn和Mn并进行脱合金处理来合成Ru基合金。CV循环试验作为一种表面转化策略,也是对合格的OER催化剂的初步筛选。在这些Ru基催化剂中,RuMn合金表现出显着的抗酸腐蚀和抗过氧化性,而其他Ru基样品(Ru、RuCo、RuCr、RuZn)在连续CV循环中迅速劣化。
此外,RuMn在电流密度为10 mA cm-2下在0.5 M H2SO4溶液中可以稳定运行720 h,过电位增加<10 mV,优于目前已报道的大多数电催化剂。在OER测试后检测到无定形RuOx壳,表明催化剂上的表面重构过程抑制了稳态溶解。
通过具有高溶解电压的密度泛函理论(DFT)计算表明,通过保护性RuOx实现的RuMn的优异耐久性可归因于Ru的强结合强度。因此,提高Ru的结合强度扩展了具有相当稳定性的Ru基合金催化剂的设计策略。
A Functionally Stable RuMn Electrocatalyst for Oxygen Evolution Reaction in Acid. Adv. Funct. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adfm.202200131.

https://doi.org/10.1002/adfm.202200131.

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