开发高效稳定的电催化剂对电化学生产纯净和清洁的氢气至关重要。对于实际应用,发展一种经济且简便的生产析氢反应(HER)的催化剂的方法至关重要。近日,韩国国立蔚山科学技术院Jong-Beom Baek,Javeed Mahmood等报道了一种钌(Ru)纳米颗粒均匀沉积在多壁碳纳米管(MWCNTs)上的高效HER催化剂(Ru@MWCNT)。
本文要点:
1)实验表明,该催化剂在0.5 M的硫酸溶液和和1.0 M的 KOH溶液中,达到10 mA cm-2的电流密度,过电位分别为13 mV和17 mV,超过了商用Pt/C催化剂(16 mV和33 mV)。此外,该催化剂在两种介质中均具有出色的稳定性,在循环过程中几乎表现出“零损失”。
2)在实际的水分解设备中,Ru@MWCNT单位能耗产生的氢气比商用Pt/C多出15.4%,且法拉第效率(92.28%)高于Pt/C(85.97%)。
3)DFT计算表明,Ru-C键是HER最可能的活性位点。含有Ru-C位点的Ru@MWCNT催化剂具有适当的氢结合能,而强的Ru-C键则使该催化剂具有优异的稳定性。
Do Hyung Kweon, et al. Ruthenium anchored on carbon nanotube electrocatalyst for hydrogen production with enhanced Faradaic efficiency. Nat. Commun. 2020,
DOI: 10.1038/s41467-020-15069-3