在富勒烯网络中限制的Pt和Ru之间的D波段电子相互作用调节,加速了氢的溢出过程,从而实现高效且pH值普适的氢演化反应

【字体: 时间:2025年08月20日 来源:Advanced Energy Materials 26

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  氢溢流效应通过调控PtM/Ru界面d带电子结构促进析氢反应,PtNi/Ru催化剂在1M KOH(25mV)和0.5M H2SO4(29mV)中分别实现10mA/cm2活性,原位光谱和理论计算揭示了电子结构调控对氢吸附/脱附及水分解过程的优化作用。

  

摘要

氢在金属支撑的电催化剂上的溢出效应会显著影响氢演化反应(HER)的催化活性。然而,对于金属-金属界面机制的深入理解仍然有限,相关电子结构的探索也较为匮乏。本文发现,通过调节PtM(M=Fe、Co、Ni)和Ru的d带电子结构,可以控制氢的溢出现象。缩小PtM与Ru之间的d带中心能量差(Δ?_d)能够降低氢溢出的能量障碍。具体而言,经过优化的Δ?_d值的PtNi/Ru催化剂表现出优异的HER活性:在1 mol/L KOH和0.5 mol/L H2SO4溶液中,分别只需25 mV和29 mV的过电位即可实现10 mA/cm2的电流密度。多种原位/操作过程中的光谱测量揭示了PtNi/Ru表面的氢吸附与脱附行为,这解释了界面氢溢出的加速现象。理论计算结果表明,可调控的PtNi/Ru d带电子结构有助于促进氢的吸附/脱附以及水的解离过程,从而提升了电催化HER的性能。

图形摘要

通过调节PtM(M=Fe、Co、Ni)与Ru界面处的d带电子结构,可以加速氢的溢出过程,进而促进氢的吸附/脱附及水的解离,从而显著提升电催化氢演化反应(HER)的性能。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

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