分解水制氢作为一种替代化石燃料的清洁能源已受到广泛关注,但合成具有可控键合和电荷分布的电催化剂仍是一个严峻的挑战。
有鉴于此,山东大学刘宏教授和济南大学周伟家教授等人,以聚(环三磷腈‐co‐4,4′磺基二酚)(PZS)作为C/N/S/P的来源,制备了N,P和S共掺杂碳片负载S掺杂RuP纳米颗粒(S-RuP@NPSC)催化剂。
本文要点
1)通过不同的煅烧温度来调节PZS中Ru与N、P、S之间的键合,以合成具有可控相组成的RuS2(800℃)和S‐RuP(900℃)。
2)所获得的S-RuP@NPSC作为HER电催化剂具有类铂活性和优异的长期稳定性。S‐RuP@NPSC具有0.8 wt%的低Ru负载量和丰富的活性催化位点,对Ru的利用率很高,其质量催化活性是20 wt% Pt/C的22.88倍,过电位为250 mV。
3)密度泛函理论计算证实,表面Ru(-0.18 eV)和P(0.05 eV)是析氢反应(HER)的催化活性位点,并且具有相反电负性和电子给体性质的S和P元素可以调谐Ru原子的电荷分布协同促进HER性能。
总之,该工作为通过键合调节和电荷分配来制备可调谐催化活性位的Ru基电催化剂提供了一种新的思路。
参考文献:
Xiaoyu Liu et al. Charge Redistribution Caused by S,P Synergistically Active Ru Endows an Ultrahigh Hydrogen Evolution Activity of S‐Doped RuP Embedded in N,P,S‐Doped Carbon. Advanced Science, 2020.
DOI: 10.1002/advs.202001526
https://doi.org/10.1002/advs.202001526