氫能被認為是傳統化石燃料最具影響力的候選能源之一,由于其可持續性和環境友好的特性,它將成為主要的清潔可再生能源。電驅動水電解是一種環保且可持續的制氫方法,但它需要高的水分解反應過電位,這增加了能量消耗。因此,非常需要尋求一種全pH高效耐用的析氫反應(HER)電催化劑。
基于此,武漢理工大學木士春和安陽工學院王晶等設計并合成了MOF衍生的具有獨特蛋黃殼結構的催化劑,其中RuP2錨定在碳層中(RuP2-C@RuP2-C)。
該催化劑不僅超過了Pt催化劑的HER活性,而且在10 mA cm-2時具有非常小的過電位(在1.0 M KOH和0.5 M H2SO4中過電位分別為9 mV和17 mV),且具有較強的穩定性。
此外,該催化劑在1.0 M PBS中表現出接近Pt催化劑的低過電位(40 mV),且具有高穩定性。表明RuP2-C@RuP2-C(RPC@RPC)在所有pH值下都具有出色的HER性能,超過大多數含有貴金屬、非貴金屬和非金屬催化劑的催化劑。
更重要的是,密度泛函理論(DFT)計算結果進一步表明,提高的HER能力與RPC@RPC表面暴露的P位點密切相關,后者顯示出中等的氫吸附能。我們的研究結果為設計和構建具有獨特結構的Ru基催化劑和其他催化劑提供了一條重要途徑,即通過金屬有機框架和高性能pH通用HER。
Metal-Qrganic Frameworks Derived RuP2 with Yolk-Shell Structure and Efficient Performance for Hydrogen Evolution Reaction in Both Acidic and Alkaline Media. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.121043