通过钌掺杂调整Ni2P气凝胶的电子结构，以实现基于阴离子交换膜的海水电解中高效产氢

《Green Chemistry》：Tailoring the electronic structure of an Ni2P aerogel via ruthenium doping for energy-efficient hydrogen generation in anion-exchange membrane-based seawater electrolysis

Ni2P Aerogel/NF电极通过Ru掺杂和电化学辅助合成策略，有效抑制Cl-腐蚀并优化电子结构，使海水电解中HER过电位仅33mV，OER过电位148mV，在1.53V电压下实现100mA cm-2稳定运行，DFT计算证实活性位点分工协同。

　　

碱性海水电解面临诸多挑战，其中包括双功能催化剂在催化活性方面的表现不佳以及对氯引起的腐蚀较为敏感。在这项研究中，通过一种新型的电化学辅助策略（包括电沉积和电压诱导的阳离子富集效应），制备了一种含有钌杂原子（Ru-Ni?P）的Ni?P气凝胶与镍泡沫（NF）复合材料。钌元素的引入提高了Ni?P对氯离子腐蚀的抵抗力，并有效调节了其局部电子结构，从而增强了Ni?P/NF的催化活性。同时，这种高孔隙率的气凝胶具有暴露的活性中心以及相互连通的质量传输通道。因此，Ru-Ni?P气凝胶/NF在人工海水条件（1.0 M KOH + 0.5 M NaCl）下表现出优异的性能：分别仅需33 mV和148 mV的过电位即可实现10 mA cm?2的氢 evolution 反应（HER）和氧 evolution 反应（OER）。此外，使用Ru-Ni?P气凝胶/NF作为阳极和阴极（1.53 V，100 mA cm?2）实现了稳定、高效且节能的海水电解操作，且在80小时内未出现显著性能下降。通过密度泛函理论（DFT）计算研究了Ru-Ni?P AG/NF在HER和OER中的活性位点，发现每个位点都发挥了其独特的催化作用。从形态调控和电工程的角度来看，这种直接构建在集流体上的气凝胶电催化剂创新设计为海水介质中的先进催化应用提供了新的思路。