基于Ru的多氧金属酸盐的电化学演化为Si,W-Codoped RuOx,用于酸性整体水分解
Dasom Jeon1,2, Dong Yeon Kim3, Hyeongoo Kim1,2
1School of Energy and Chemical Engineering, Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), Ulsan, 44919, Republic of Korea.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|November 11, 2023
概括
这项研究介绍了RuSiW,这是一种基于的新型双功能电催化剂,用于酸性水分解. 它在和氧进化反应中表现出极好的活性和稳定性,克服了当前催化剂的局限性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 类金属 (Pt, Ir) 主要用于酸性水分解的电催化剂,但稀缺且昂贵.
- 二氧化 (RuO2) 是有前途的,但在演化反应 (HER) 活性和氧演化反应 (OER) 稳定性方面存在局限性.
- 开发可持续的,具有成本效益的替代品对于高效的水分离至关重要.
研究的目的:
- 合成一种基于RuOx的新型双功能电催化剂 (RuSiW) 用于酸性水分解.
- 调查RuSiW对HER和OER的催化性能和稳定性.
- 通过计算分析了解增强的催化活性背后的机制.
主要方法:
- RuSiW从以Ru为基础的多氧金属酸盐在正极电位上的电化学演变.
- RuSiW结构的表征,揭示了一个纳米晶体RuO2核心与Si,W-编的RuOx外.
- 对HER和OER活动的性能测试以及在酸性条件下的稳定性.
- 密度函数理论 (DFT) 计算分析电子结构和吸附特性.
主要成果:
- RuSiW显示出出色的HER和OER活性,与分别Pt/C和RuO2相当.
- 在酸性介质中长时间运行时,催化剂表现出高稳定性.
- 计算分析表明,Si和W配合剂通过优化d波段中心和吸附配置来协同增强HER活动.
- 该研究成功地利用了催化不活性元素 (Si,W) 来设计催化剂.
结论:
- RuSiW是一种高效的双功能电催化剂,用于酸性水分解,为贵金属催化剂提供可持续的替代品.
- 和W的协同作用是提高基于RuOx的材料的催化性能的关键.
- 这项工作为设计使用地球上丰富的元素的先进电催化剂提供了新的策略.
