在电化学装置中，尤其是在水分解中，析氢反应（HER）是重要的阴极步骤，但是开发高效的HER催化剂仍然是巨大的挑战。

有鉴于此，南方科技大学李辉教授、樊建涛副研究员和西安交通大学Ping Li等人，采用密度泛函理论计算方法，探讨了一系列二卤代钌晶体(RuX₂, X = S, Se, Te)的固有HER活性。

本文要点

1）通过密度泛函理论（DFT）计算，对RuX₂的固有HER催化行为进行了理论研究，包括黄铁矿型RuS₂，RuSe₂和RuTe₂以及镁铁矿型RuTe₂。这包括对H，H₂O和OH-的结合能以及RuX₂表面上的H₂O离解的详细分析。

2）提出了一种简单且易于规模化的生产策略来合成均匀沉积在碳纳米管上的RuX₂纳米颗粒。与理论预测一致，RuX₂催化剂表现出令人印象深刻的HER催化性能。特别是，镁铁矿型RuTe₂（RuTe₂-M）在酸性电解质中可实现类似Pt的活性（在10 mA cm^-2下为35.7 mV），黄铁矿型RuTe₂在碱性介质中表现出优异的HER性能(10 mA cm⁻²时的29.5 mV)，甚至优于商业Pt/C。

3）更重要的是，还组装了基于RuTe₂-M的质子交换膜（PEM）电解槽和基于RuSe₂的阴离子交换膜（AEM）电解槽，它们出色的性能表明它们是可用于制氢的高效阴极候选物。

总之，该工作为探索新型的对水电解具有显着活性的过渡金属二卤化物具有重要的借鉴意义。

参考文献：

Zhen Zhang et al. Benchmarking Phases of Ruthenium Dichalcogenides for Electrocatalysis of Hydrogen Evolution: Theoretical and Experimental Insights. Small, 2021.

DOI: 10.1002/smll.202007333

https://doi.org/10.1002/smll.202007333