PVP稳定的Ru纳米颗粒的简便单步合成方法，用于电化学制氢

《Energy & Fuels》：Facile Single-Step Synthesis of PVP-Stabilized Ru NPs for Electrochemical Hydrogen Generation

高效电化学制氢催化剂通过一锅水热法合成，采用甲醛还原和PVP稳定策略制备六方密堆积Ru纳米颗粒（平均粒径5nm），经SEM/TEM/EDX/XPS表征证实结构稳定。该催化剂在酸性（过电位51mV）和碱性（过电位39mV）条件下均表现出优异的HER活性，并通过电解质流池和DFT计算验证其表面覆盖效应。研究为环保纳米催化剂开发奠定基础，后续将系统考察PVP分子量对纳米颗粒尺寸的影响。

　　

通过一种简单的一锅法水热反应合成了高效电化学氢生成催化剂，该催化剂由稳定的钌纳米颗粒（Ru NPs）组成。在反应中使用了甲醛作为还原剂，低分子量的聚（乙烯基吡咯烷酮）（PVP）作为稳定剂。合成的纳米颗粒首先通过粉末X射线衍射进行了表征，证实其具有六方密排结构的钌相。进一步的结构分析通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）进行，结果显示这些纳米颗粒是由PVP稳定的钌纳米颗粒组成的，平均直径为5纳米。能量分散X射线光谱（EDX）证实了钌和碳的存在，其氧化态也通过X射线光电子能谱（XPS）进行了研究。合成的PVP负载Ru NPs在酸性条件下表现出显著的氢演化反应（HER）活性，过电位分别为51 mV和39 mV，对应的塔菲尔斜率分别为23 mV dec^–1和40 mV dec^–1。通过使用电解槽流式电池对PVP保护的Ru NPs的高性能进行了进一步评估，我们的发现得到了密度泛函理论（DFT）计算的支持。对（002）晶面上的不同表面覆盖率进行的吉布斯自由能计算表明，随着表面覆盖率的增加，单个位点的活性也随之提高，从而增强了连续氢演化反应的性能。除了促进环保原材料在纳米催化剂开发中的应用外，这项工作也为我们即将进行的关于PVP聚合物分子量对金属纳米颗粒大小影响的系统研究奠定了基础。