利用可再生能源(如风能、太阳能、潮汐能等)电解水制氢对于我国“碳达峰、碳中和”目标的实现具有重要意义。然而目前氢气的大规模制备主要来源于天然气重整或者煤的气化,电解水制氢仍受限于其较高的成本。贵金属Pt是电解水制氢阴极端HER的最佳催化剂,但是高昂的价格限制了其大规模应用。与Pt相比,金属Ru具有较低的价格和较好的HER活性,因而有望取代Pt。
Ru的碱性HER活性通常受制于其水裂解步骤较高的能垒,Ru-NiSe2中的NiSe2可以起到促进水裂解的作用。此外,与Pt相比,Ru具有更强的氢吸附,这限制了随后的氢气脱附步骤,不利于HER。密度泛函理论(DFT)结果表明,Ru-NiSe2中带正电荷的Ru(–0.32 eV)可以显著减弱Ru(–1.35 eV)表面过强的氢吸附,有利于随后的氢气脱附步骤,从而实现优异的HER性能。该研究为开发新型高效的Ru基碱性HER电催化剂提供了新思路。
Yu Bai, Huaiyu Zhang, Dr. Xue Lu, Dr. Liang Wang, Yan Zou, Dr. Juhong Miao, Dr. Man Qiao, Dr. Yujia Tang, Dr. Dongdong Zhu
文章第一作者为本科生白羽和研究生张怀玉
Chemistry – A European Journal
DOI: 10.1002/chem.202300205