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李亞棟/陳文星/李振興JACS: 晶格應變和肖特基結雙重調節，促進Ru NPs/NC有效析氫

電化學水分解制氫是一種方便快捷且無污染的制氫方法，是未來氫能發展的重點和熱點。利用可再生能源進行電催化水分解的主要挑戰之一是開發更高效的析氫反應(HER)催化劑，然而，設計和開發有效的催化劑以獲得最佳的氫吸附能量仍然是一個難題。

基于此，清華大學李亞棟、北京理工大學陳文星和中國石油大學(北京)李振興等設計了一種新型肖特基催化劑，其中具有晶格應力的均勻超細Ru納米顆粒被固定在氮修飾的碳納米片(Ru NPs/NC)上，該催化劑能夠進行有效析氫反應(HER)。

晶格應變和肖特基結的雙重調節確保了具有適當氮含量的Ru NPs/NC催化劑在堿性介質中顯示出極好的氫析出。具有1.3%晶格壓縮應變的Ru NPs/NC-900在1.0 M KOH電解質中以19 mV的低過電位就能達到10 mA cm^-2的電流密度，Tafel斜率為40mV dec^-1；并且該催化劑在長期穩定性試驗后未顯示出明顯的活性下降，優于大多數最近報道的最先進的HER電催化劑。

原位X射線吸收精細結構譜測試表明，具有收縮Ru-Ru鍵的低價Ru納米粒子在HER過程中起到催化活性中心的作用。

此外，多重光譜分析和密度泛函理論(DFT)計算表明，Ru納米粒子與N修飾碳載體之間的晶格應變和肖特基結的雙重調節調整了活性中心的電子密度和氫吸附，從而增強了HER活性。綜上，該項研究所提出的晶格應變和肖特基結雙重調節以提高催化活性的策略有利于推動先進的電化學析氫催化劑的設計和開發。

Lattice Strain and Schottky Junction Dual Regulation Boosts Ultrafine Ruthenium Nanoparticles Anchored on a N-Modified Carbon Catalyst for H₂ Production. Journal of the American Chemical Society, 2022. DOI: 10.1021/jacs.2c09613

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