南京航空航天大学Nature Commun：Ru修饰Ti4O7金属基底相互作用全pH双功能电解水

纳米技术

2024-03-30

对于电解水而言，构筑合适的金属-基底相互作用是获得高效并且耐腐蚀电解水催化剂的关键。

有鉴于此，南京航空航天大学彭生杰等报道研究Ru纳米粒子与非化学计量比的二氧化钛之间的相互作用，包括TiO、Ti₄O₇、TiO₂多种二氧化钛，发现Ru/Ti₄O₇、的金属基底相互作用有助于实现全pH范围内的HER和OER双功能电催化。

本文要点

（1）

Ti₄O₇具有独特的能带结构，高导电性和比较好的化学稳定性，而且能够通过界面Ti-O-Ru结构产生非常巧妙的金属-基底相互作用，在OER反应中能够稳定Ru物种，在HER反应中能够引发氢溢流效应加快反应速率。

（2）

Ru/Ti₄O₇表现优异的电催化活性，在酸性体系中进行电催化反应达到10 mA cm^-2电流密度HER和OER反应的过电势分别仅为8 mV和150 mV，而且能够工作500 h超长时间。由于优异的双功能电催化，Ru/Ti₄O₇能够应用于质子交换膜和阴离子交换膜，而且具有优异的催化活性和稳定操作。这项工作有助于发展高效率的能源转换器件。

参考文献

Zhao, S., Hung, SF., Deng, L. et al. Constructing regulable supports via non-stoichiometric engineering to stabilize ruthenium nanoparticles for enhanced pH-universal water splitting. Nat Commun 15, 2728 (2024)

DOI: 10.1038/s41467-024-46750-6

https://www.nature.com/articles/s41467-024-46750-6