析氧反应(OER)在能量转换技术中起着至关重要的作用。目前,在碱性条件下用于OER的电催化剂已经取得了重大进展。相比之下,在酸性条件下开发稳定的OER电催化剂仍然是一个挑战。
近日,厦门大学黄小青教授,苏州大学Qi Shao通过引入间隙碳,同时提高了RuO2(C-RuO2-RuSe)的稳定性和活性。
文章要点
1)研究人员通过协同Se的蒸发和C的燃烧制备了C-RuO2-RuSe电催化剂。将碳负载的RuSe2空心纳米球(RuSe2 HNSs)在300 ℃空气中加热5 h和10 h,分别生成C-RuO2-RuSe-5和C-RuO2 RuSe-10。
2)优化后的C-RuO2-RuSe-5表现出较高的OER活性,大大高于商用RuO2。更重要的是,C-RuO2 RuSe-10具有更好的稳定性,在电流密度为10、20和50 mA·cm-2的0.5M H2SO4中可持续50h,是文献中报道的最稳定的酸性OER电催化剂之一。
3)X射线吸收光谱(XAS)表明,间隙C可以拉长Ru-O键,从而显着提高了稳定性。理论计算进一步表明,间隙C激活的Ru位可以改善OER性能。因此,实验和理论结果都证明,通过引入间隙C可以稳定RuO2,因此可以作为一种坚固的酸性OER电催化剂。
参考文献
Wang et al., Exceptionally active and stable RuO2 with interstitial carbon for water oxidation in acid, Chem (2022)
DOI:10.1016/j.chempr.2022.02.003
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2022.02.003