青岛科大刘希恩教授团队在电解水领域取得新进展

原标题:青岛科技大学刘茜恩教授在电解水领域取得新进展

氢气是一种清洁的无碳能源，被广泛认为是一种有希望替代化石燃料的新能源。利用可再生能源(如太阳能、风能等。)电解水，将其转化为持续稳定的化学能氢，是未来氢能发展的重要战略方向。近日，青岛科技大学化工学院泰山学者团队在电催化析氢催化剂的制备和应用方面取得新进展。团队采用了双金属有机框架中受限磷钼酸的策略，制备了以掺磷多孔碳和双掺杂Ru纳米团簇为载体的高效析氢催化剂(P，Mo-Ru@PC)。这项工作发表在《Advanced》杂志上，题目是“p和mo双掺杂ru超小纳米团簇嵌入p掺杂多孔碳塔高效析氢反应“能源材料”(adv. energy materials。2022, 2200029.if = 29.368，中科院第一区顶级期刊)。

首先，通过透射电子显微镜(TEM)和高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)发现P，Mo-Ru@PC是具有超小粒径的纳米团簇。HAADF-斯特姆图表明，P，Mo-Ru@PC的原子排列在ABABAB…的六方密堆积相(hcp)结构中，图中清晰的晶格条纹对应Ru的(101)和(100)晶面。此外，由于P和Mo的掺杂，P，Mo-Ru@PC的晶格间距大于纯hcp Ru。单个纳米颗粒的EDX线扫描和绘图表明，钼和磷成功地掺杂到钌的晶体结构中。

然后用X射线光电子能谱(XPS)、X射线吸收近边结构(XNAES)和扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)表征了P，Mo-Ru@PC中Ru与Mo、P之间的电子转移，使HO-H的裂解过程变得容易，使催化剂P，Mo-Ru@PC表现出优异的HER活性。

在碱性电解液中，只有当过电位为21 mV时，P，Mo-Ru@PC的电流密度才能达到10ma·cm-2。此外，催化剂中Ru的含量仅为1.8 wt%，在碱性介质中表现出极高的质量活性。当过电位为25 mV时，其质量活性高达1525m·MGRU-1，是商业质量活性为20wt % Pt/C(70ma·mgPt-1)的21.8倍。

理论计算表明，P和Mo原子的引入促进了电荷重新分布，大大降低了H-OH键断裂的能垒，加速了水的解离，从而大大增强了催化剂在碱性介质中的析氢活性。

这项工作的第一单位是青岛科技大学，得到了山东省泰山学者人才工程的支持。博士研究生、张海成博士和刘博士是论文的共同第一作者，恩教授、侯副教授和曹教授是论文的共同作者。

资料来源:青岛科技大学

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https://online library . Wiley . com/doi/full/10.1002/aenm . 202200029返回搜狐查看更多

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