具有优越电催化析氢性能的超小碳负载FeRu合金

作     者：刘国华 张照艳 刘文宁 杨文昕 安丽 曲丹 刘弈畅 汪夏燕 孙再成 Guohua Liu;Zhaoyan Zhang;Wenning Liu;Wenxin Yang;Li An;Dan Qu;Yichang Liu;Xiayan Wang;Zaicheng Sun

作者机构：Center of Excellence for Environmental Safety and Biological EffectsBeijing Key Laboratory for Green Catalysis and SeparationDepartment of ChemistryFaculty of Environment and LifeBeijing University of TechnologyBeijing 100124China 

出 版 物：《Science China Materials》 (中国科学（材料科学（英文版）)

年 卷 期：2023年第66卷第7期

页      面：2672-2679页

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0806[工学-冶金工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0703[理学-化学] 

基　　金：financially supported by the National Natural Science Foundation of China(21872001,51801006,21805004,and 21671011) Beijing Municipal High Level Innovative Team Building Program(IDHT20180504) Beijing Outstanding Young Scientists Program(BJJWZYJH01201910005017) Beijing Natural Science Foundation(2192005) Beijing Municipal Science and Natural Science Fund Project(KM201910005016)。 

主　　题：FeRu alloy electrocatalyst hydrogen evolution reaction electronic effect 

摘      要：电化学水分解是将可再生能源产生的间歇性电能转化为高纯度氢气的一种极具前景的绿色能源技术.目前,高效制氢催化剂主要由贵金属及其化合物组成,而贵金属的高成本及稀缺性,限制了其在大规模工业化制氢中的应用.因此,探索低成本,高电化学活性、高稳定性的电解水制氢催化剂至关重要.合金化材料以短程或长程有序结构存在,具有增强的电化学性能.因此,本文采用两步法制备超小碳负载FeRu合金纳米电催化剂并将其应用于电催化析氢反应.Fe_(0.05)Ru_(0.05)/XC-72双功能电催化剂粒径为2.1 nm,在碱性淡水和海水电解质中表现出优异的活性和耐久性.10 mA cm^(-2)时,在1 mol L^(-1)KOH、1 mol L^(-1)KOH+0.5 mol L^(-1)NaCl和1 mol L^(-1)KOH+海水中分别表现出13、15和18 mV的过电位.在1 mol L^(-1)KOH介质和-0.07 V(相比于可逆氢电极)条件下,Fe_(0.05)Ru_(0.05)/XC-72的析氢质量活性高达11.32Amg^(-1)_(noble metal).在1 mol L^(-1)KOH中,Fe_(0.05)Ru_(0.05)/XC-72电催化剂具有24 h以上的长期析氢反应(HER)稳定性.理论计算表明,引入Fe形成的FeRu合金可以诱导电子效应,使其对*H的吸附能力增强,进一步提高了HER性能.本工作对制备高电活性、高稳定性的钌基电催化剂具有重要的启发意义.