用于质子交换膜水电解器中氢演化反应的相对低晶态异质结Ru-RuP2/WC

《ChemCatChem》：Relatively Low Crystalline Heterojunction Ru-RuP2/WC for Hydrogen Evolution Reaction in Proton Exchange Membrane Water Electrolyzer

双原子Ru-RuP?异质结构通过气相磷化法可控合成并负载于WC载体，在酸性介质中实现析氢反应（HER）超低过电位48.08 mV（10 mA cm?2）及30小时超长活性稳定性。DFT计算表明异质界面电子重排优化了d带中心位置，将氢吸附自由能降低至0.042 eV，有效抑制了水分子解离能垒。

　　

摘要

在制备廉价且高效、耐用的电催化剂以用于氢进化（HER）应用方面，仍存在诸多挑战。本研究通过精确控制的气相磷化策略，制备了一种基于碳化钨的 Ru-RuP₂ 杂化结构（LC-Ru-RuP₂/WC）。这种优化的 LC-Ru-RuP₂/WC 催化剂在酸性介质中表现出卓越的性能：在 10 mA cm^?2 的电流密度下，过电位仅为 48.08 mV，并且在 30 小时内保持了 95% 的活性。密度泛函理论（DFT）计算结果表明，LC-Ru-RuP₂/WC 通过界面电子重分布优化了 d 带中心位置，减弱了氢的吸附强度（rf_H* = 0.042 eV），从而有效降低了水分解能垒。

图形摘要

优化的 LC-Ru-RuP₂/WC 催化剂在酸性介质中表现出卓越的性能。DFT 计算显示，Ru-RuP₂ 界面的非晶化显著降低了氢吸附的吉布斯自由能（△G_H*），而金属 Ru 促进了电子向 RuP₂ 的转移，产生了协同效应，提高了整体水电解效率。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。