【背景介紹】

       電催化裂解水/海水作為一種有效地制氫方法近年來受到了廣泛的關(guān)注。目前，鉑基電催化劑因其合適的氫吸附自由能和優(yōu)異的產(chǎn)氫活性被認(rèn)為是高效的產(chǎn)氫電催化劑。然而，鉑基電催化劑的稀缺性限制了其工業(yè)化的應(yīng)用。研究表明在堿性溶液中進(jìn)行電催化海水分解時(shí)，電位低于 1.72 VRHE 可以有效的降低析氯反應(yīng)（CER）的發(fā)生。因此，開發(fā)一種高效穩(wěn)定的堿性水/海水電催化劑十分重要。

【內(nèi)容簡(jiǎn)介】

        日前，中國(guó)海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院海洋化學(xué)理論與工程技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的孟祥超教授課題組在JMCA上發(fā)表了題為“Ultrafast carbothermal shocking fabrication of cation vacancy-rich Mo doped Ru nanoparticles on carbon nanotubes for high-performance water/seawater electrolysis”的研究文章, 作者通過快速碳熱沖擊的方法在碳納米管上合成了富含陽離子空位的Mo摻雜的Ru納米顆粒（Mo-Ru/CNTs）電催化劑。與管式爐加熱方法不同，快速碳熱沖擊的方法可以形成豐富的晶格紊亂、大量的Ru空位。理論計(jì)算表明，Ru空位和Mo的摻雜可以調(diào)節(jié)Ru納米顆粒Ru-Ru鍵，優(yōu)化d軌道電子結(jié)構(gòu)，進(jìn)而優(yōu)化H*的吸附。此外，CNT 還能保護(hù)Ru位點(diǎn)，提高電催化產(chǎn)氫過程的中的穩(wěn)定性?？傊?，制備的Mo-Ru/CNTs電催化劑在堿性水和海水中都表現(xiàn)出了優(yōu)異的HER活性。同時(shí)，在全水解測(cè)試過程中，Mo-Ru/CNTs 在10 mA cm-2的電壓下只需1.52 V?？傊?，該研究為制備用于高活性的HER電催化劑提供了新方法。

【圖文速覽】

圖1 Mo-Ru/CNTs的合成示意圖.

圖 2快速碳熱沖擊（a, c, e, g）和管式爐加熱(b, d, f, h)合成催化劑的TEM和HRTEM圖.

圖3 XPS 圖：(a) Ru 3p, (b) Mo 3d, (c) C 1s. (d-f) 晶體結(jié)構(gòu)圖. (g) DOS. (h，i) d 帶中心

圖4 (a) HER 曲線. (b) Tafel 斜率. (c) HER 曲線. (d) Tafel 斜率. (e) 性能對(duì)比圖.（f）阻抗. (g) 穩(wěn)定性曲線. （h）性能對(duì)比圖.

圖 5 (a) 差分電荷. (b, c) DOS. (d-j) 氫吸附自由能.

圖 6 電堆測(cè)試.

【作者簡(jiǎn)介】

孟祥超，男，中國(guó)海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。本科畢業(yè)于中國(guó)海洋大學(xué)，碩士和博士畢業(yè)于加拿大渥太華大學(xué)。之后，作為兼職助理教授在加拿大渥太華大學(xué)任教，以博士后的身份在加拿大滑鐵盧大學(xué)從事研究工作。2019年全職加入中國(guó)海洋大學(xué)。主要研究方向：光電催化裂解海水制氫；光催化/電催化CO2還原、固氮及新型光電催化反應(yīng)器設(shè)計(jì)及開發(fā)。在光電催化領(lǐng)域發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇。課題組網(wǎng)站：https://www.x-mol.com/groups/Meng_Xiangchao。