电化学水分解(EWS)是一种绿色和可再生的氢生成技术，但由于析氧半反应(OER)涉及多个质子-电子耦合反应步骤，其广泛的应用在很大程度上被OER的缓慢动力学所阻碍。因此，开发高效催化剂来驱动OER具有重要意义。
近日，华南理工大学蒋仲杰课题组利用碳纳米管(CNT)负载、碳涂层和缺陷工程，成功制备出碳纳米管负载的超薄氮掺杂碳包覆富氧空位RuO2纳米颗粒(NC@Vo-RuO2/CNTs)，显著提高了RuO2对酸性OER的催化活性和稳定性。电化学性能测试结果显示，在酸性条件下，最优的NC@Vo-RuO2/CNTs-350在10 mA cm−2电流密度下仅需要170 mV的过电位，其质量活性比商业RuO2高110倍；并且其显示出优异的稳定性，在> 900小时内没有观察到明显的活性损失。此外，使用NC@VO-RuO2/CNTs-350催化剂组装的电解槽仅需1.45 V的创纪录低电池电压就能产生10 mA cm−2的电流密度，并且在>1000小时内活性略微降低。还有就是，NC@VO-RuO2/CNTs-350在中性和碱性介质中对OER也表现出超高的催化活性和良好的稳定性。实验结果和密度泛函理论(DFT)计算表明，NC@Vo-RuO2/CNTs-350的高催化活性主要是由于NC/CNTs与RuO2纳米颗粒之间的强电子耦合作用，增加了Ru活性中心的氧化状态和催化活性，提高了晶格氧和表面Ru在OER过程中的稳定性。此外，氧空位的存在可以增强NC/CNTs与RuO2 NPs之间的电子耦合，进而促进催化剂的催化活性。因此，这项工作不仅提供了一种具有超高活性和优良稳定性的新型OER催化剂，而且为未来高性能催化剂的设计和合成提供了新的策略。Ultrathin Carbon Coating and Defect Engineering Promote RuO2 as an Efficient Catalyst for Acidic Oxygen Evolution Reaction with Super-High Durability Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202300152
目前评论：0