Angew：Ru-Ru2P异质结实现全pH区间电催化氢氧化

纳米技术

2022-11-11

开发高性能的碱性氢氧化HOR（hydrogen oxidation reaction）电催化剂是碱交换膜燃料电池实现商业化的关键，但是通常HOR反应的反应动力学非常复杂，碱性条件HOR反应速率通常比酸性HOR的速率低好几个数量级，甚至对于性能最好的Pt/C催化剂同样如此。

有鉴于此，武汉大学罗威（Wei Luo）、吉林大学Wei Zhang等报道发展了一种Ru/Ru₂P异质结催化剂，在随着pH值变化的过程中没有表现一直降低的HOR电催化性能，而是在pH 7观测发现电催化性能拐点，导致碱性电解液的电催化活性超过酸性电解液。

本文要点

（1）

对HOR电催化的性能表征发现，碱性HOR电催化活性的规律：Ru-Ru₂P/C>Ru₂P/C>Ru/C，这种变化规律与OHBE的变化规律一致；酸性HOR电催化活性的规律：Ru-Ru₂P/C>Ru/C>Ru₂P/C，这种变化规律与HBE的变化规律一致。

（2）

通过结合实验和理论计算，提出不同pH条件中，不同反应中间体的HOR反应机理。其中H*和H₂O*吸附强度是酸性HOR电催化性能的关键，OH*吸附强度对碱性HOR电催化性能非常重要。这项工作为深入理解HOR机理以及设计适用于特定pH值条件的HOR电催化剂提供帮助。

参考文献

Lixin Su, Yiming Jin, Dan Gong, Xin Ge, Wei Zhang, Xinran Fan, Wei Luo, The Role of Discrepant Reactive Intermediates on Ru-Ru2P Heterostructure for pH-Universal Hydrogen Oxidation Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202215585

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202215585