Adv Mater：热冲击合成<2 nm Ru担载TiN碱性HER电催化剂

纳米技术

2024-05-19

将金属修饰在合适基底上的异相催化剂广泛应用于各种各样的化学反应，人们发现金属-基底相互作用能够调控催化活性。

有鉴于此，青岛科技大学王磊通过高温热冲击方法将<2 nm Ru纳米粒子担载于TiN载体上，合成HTS-Ru-NCs/TiN，这种催化剂具有独特的Ru-Ti相互作用。

主要内容

（1）

通过RuCl₃直接脱氯，而且快速成核并且短暂的生长时间，有助于将Ru纳米粒子通过Ru-Ti相互作用，稳定修饰在TiN载体表面。

（2）

HTS-Ru-NCs/TiN在碱性HER催化反应中表现优异的催化活性，达到10 mA cm^-2和100 mA cm^-2电流密度所需的过电势分别为16.3 mV和86.6 mV。将HTS-Ru-NCs/TiN催化剂构筑为碱性电解槽和阴离子交换膜电解槽，分别能够在1.65 V和1.67 V达到1.0 A cm^-2电流密度。这个结果说明HTS-Ru-NCs/TiN在电解水制氢领域的重要应用前景。理论计算模拟结果说明Ru纳米粒子和TiN载体之间能够形成Ru-O和Ti-H化学键，从而加快水分子解离反应的动力学，增强HER电催化性能。这项研究结果有助于促进设计和发展具有合适界面结构的催化剂，从而改善各种催化剂的性能。

参考文献

Lingbo Zong, Fenghong Lu, Ping Li, Kaicai Fan, Tianrong Zhan, Porun Liu, Lixue Jiang, Dehong Chen, Ruiyong Zhang, Lei Wang, Thermal Shock Synthesis for Loading Sub-2 nm Ru nanoclusters on Titanium Nitride as a Remarkable Electrocatalyst towards Hydrogen Evolution Reaction, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202403525

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202403525