氫(H2)作為一種可持續(xù)的清潔能源，被認(rèn)為是一種很有前途的替代品，可以減少我們對化石燃料的依賴，并有利于解決全球能源危機。鉑(Pt)因其高交換電流密度和小塔菲爾斜率而被普遍認(rèn)為是對HER最活躍的催化劑。然而，Pt金屬的高成本、稀缺性和低穩(wěn)定性阻礙了其在實際大規(guī)模H2生產(chǎn)中的應(yīng)用。因此尋找能夠在各種pH值下用于析氫反應(yīng)(HER)的類Pt活性、穩(wěn)定且經(jīng)濟(jì)的電催化劑越來越受到科學(xué)界的關(guān)注。基于此，青島科技大學(xué)王磊和吳則星等報道了一種在N、P共摻雜碳載體(Ru-HMT-MP-7)上獨特的RuO2-RuP2/Ru自支撐異質(zhì)結(jié)構(gòu)，該催化劑具有優(yōu)異的pH通用HER性能。所得異質(zhì)結(jié)構(gòu)Ru-HMT-MP-7表現(xiàn)出優(yōu)于基準(zhǔn)Pt/C的優(yōu)異活性，電流密度達(dá)到10 mA cm-2時具有低過電位(1.0 M KOH為33 mV，0.5 M H2SO4為29 mV，1.0 M PBS為86 mV)；同時，該催化劑在各種pH值下具有良好的電催化HER耐久性。此外，所制備的Ru-HMT-MP-7優(yōu)異的HER性能可歸因于優(yōu)化的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特征: 1.該催化劑的獨特形態(tài)增加活性位點并促進(jìn)電催化過程中的電子轉(zhuǎn)移；2.RuO2-RuP2/Ru與N和P摻雜碳基體的緊密接觸提供了額外的催化位點，提高了電化學(xué)穩(wěn)定性；3.RuO2-RuP2/Ru的非均相組合提供多界面優(yōu)化活性位點，減弱Hads的吸附，增強HER活性；4.RuO2-RuP2/Ru中生成的Ru位點可能會排斥H在RuO2上的吸附。因此，該催化劑作為HER的pH通用電催化劑可以實現(xiàn)優(yōu)于商業(yè)Pt/C的活性。這項工作提供了一種策略，可以探索金屬磷化物的其他異質(zhì)結(jié)構(gòu)作為設(shè)計優(yōu)良的析氫催化劑。Heterostructure of RuO2-RuP2/Ru Derived from HMT-based Coordination Polymers as Superior pH-Universal Electrocatalyst for Hydrogen Evolution Reaction. Small, 2022. DOI: 10.1002/smll.202105168
