我院分子基光电磁功能晶态材料课题组在适用于HER催化反应的Ru基催化剂方面取得新进展
我院分子基光电磁功能晶态材料研究团队李文强博士在《Applied Catalysis B: Environmental》上发表题为《Monodispersed ruthenium nanoparticles interfacially bonded with defective nitrogen-and-phosphorus-doped carbon nanosheets enable pH-universal hydrogen evolution reaction》的研究论文，我校为论文第一完成单位，李文强博士为第一作者，冯勋教授和武汉理工大学寇宗魁教授为共同通讯作者。
钌 (Ru) 是铂族金属之一，价格约为 Pt 的 1/30，是 HER 反应中 Pt 催化剂的潜在替代品。将Ru催化剂负载在掺杂的载体材料是提高Ru活性的一种方法，然而在长时间的电化学过程中，纳米颗粒易熟化和脱落，影响了催化剂的稳定性。本文将钌纳米粒子与富含缺陷的氮和磷共掺杂碳纳米片 (Ru/D-NPC) 进行界面耦合，加速了Ru颗粒的析氢反应 (HER) 的动力学。Ru/D-NPC分别在碱性、中性和酸性电解质中实现了在 10 mA cm-2 的电流密度下的超低过电位（23、61 和 68 mV）. 特别是在碱性电解液中，与商业 Pt/C 催化剂 (320 mA/mgPt)相比，本实验中的 Ru/d-NPC 催化剂的质量活性 (639.9 mA/mgRu) 提高了 2 倍，同时在全pH范围电解液条件下保持出色的稳定性。理论计算证明Ru/D-NPC催化剂中，缺陷处的N与Ru之间形成Ru-N键，存在相互作用。N与Ru之间的电子转移，改变Ru的电子结构， 降低Ru的d带中心，从而降低了Ru/D-NPC表面氢吸附的吉布斯自由能(ΔGH)，加速了水分裂析氢过程。
Applied Catalysis B: Environmental 为化学类1区杂志，影响因子19.503.
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926337322000352
