氢能源和通过质子交换膜(PEM)或无膜电解水制氢具有巨大的应用前景，促使研究人员不断设计制备具有高活性和酸性稳定的双功能的电催化剂，并降低酸性介质中整体水分解的成本。近日，澳大利亚科廷大学的Shaomin Liu和Zongping Shao团队与西华师范大学的蒋静研究员团队合作报道了一种新型的嵌入到氮掺杂碳(NC)基体中的钌改性钴基电催化剂，在该催化剂中合理设计了莫特-肖特基异质结构，实现了在强酸性环境中对全水裂解的高活性和稳定性。这种复合材料通过钴基MOF的碳化、钴和Ru之间的电流交换以及可控部分氧化可简单地制备得到。掺杂入NC基体内的RuCo的部分氧化导致了一类RuO2/Co3O4复合材料的形成，这种复合材料具有丰富的金属-半导体界面，有利于电荷转移过程。结果表明，该复合材料在酸性介质中对析氧和析氢反应的电催化活性均有显著提高。值得注意的是，该催化剂对OER和HER的过电位分别为247和141 mV，以及在10 mA/cm2时全水分解的电池电压为1.66 V。此外，在0.5 M的H2SO4溶液中，由于有涂层碳薄膜的保护，其工作稳定性可与在碱性条件下工作的溶液相媲美。该工作对于设计制备高性能的酸性条件下全水电解双功能电催化剂具有重要的借鉴意义。
Zehui Fan, Jing Jiang, Lunhong Ai, Zongping Shao, Shaomin Liu. Rational Design of Ruthenium and Cobalt-Based Composites with Rich Metal–Insulator Interfaces for Efficient and Stable Overall Water Splitting in Acidic Electrolyte. ACS Applied Materials & Interfaces, 2019.
DOI: 10.1021/acsami.9b15844
https://doi.org/10.1021/acsami.9b15844
