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?南洋理工/長江師范Small:異質(zhì)界面和拉伸應(yīng)變效應(yīng)協(xié)同增強Ru/RuO2氣凝膠的整體水分解

?南洋理工/長江師范Small:異質(zhì)界面和拉伸應(yīng)變效應(yīng)協(xié)同增強Ru/RuO2氣凝膠的整體水分解
設(shè)計用于水分解的電催化劑是可持續(xù)制氫的關(guān)鍵,但實現(xiàn)起來卻很困難。基于此,南洋理工大學(xué)Lee Jong-Min副教授,長江師范學(xué)院王廣釗副教授(共同通訊作者)等人報道了一種快速、簡便的兩步法制備Ru/RuO2氣凝膠的方法,用于催化堿性條件下的水分解。Ru/RuO2氣凝膠在10 mA cm-2時表現(xiàn)出較低的析氧過電位(189 mV)和析氫過電位(34 mV),這得益于高孔率、異質(zhì)界面和拉伸應(yīng)變效應(yīng)的協(xié)同作用。
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本文通過DFT計算研究了Ru/RuO2氣凝膠提高電催化活性的內(nèi)在因素。局域態(tài)密度(PDOS)表明,Ru/RuO2在費米能級上具有比Ru和RuO2更高的態(tài)密度,因此有望顯示出比Ru和RuO2更強的電子傳輸能力。
電荷密度差分圖顯示了Ru/RuO2異質(zhì)界面上顯著的電荷重新分布,Bader電荷分析表明,從Ru向RuO2傳輸了3.10 |e|電子。這種電子轉(zhuǎn)移可能會在異質(zhì)界面周圍產(chǎn)生一個內(nèi)置電場,通過促進電催化過程中的載流子遷移來加速電催化性能。
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OER的吉布斯自由能圖表明,Ru/RuO2生成*OOH的勢壘(1.89 eV)遠(yuǎn)小于Ru(3.19 eV)和RuO2(2.15 eV),從而證實了Ru/RuO2異質(zhì)界面有助于OER的動力學(xué)。HER的吉布斯自由能圖表明,Ru/RuO2的ΔGH*(-0.22 eV)比Ru(-0.54 eV)和RuO2(-0.26 eV)更接近理想值(ΔGH*=0 eV),表明Ru/RuO2具有優(yōu)異的HER電催化性能。
Heterointerface and Tensile Strain Effects Synergistically Enhances Overall Water-Splitting in Ru/RuO2 Aerogels. Small, 2023, DOI: 10.1002/smll.202206844.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202206844.

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