氫能被認(rèn)為是傳統(tǒng)化石燃料最具影響力的候選能源之一，由于其可持續(xù)性和環(huán)境友好的特性，它將成為主要的清潔可再生能源。電驅(qū)動(dòng)水電解是一種環(huán)保且可持續(xù)的制氫方法，但它需要高的水分解反應(yīng)過(guò)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(yīng)(HER)電催化劑。
基于此，武漢理工大學(xué)木士春和安陽(yáng)工學(xué)院王晶等設(shè)計(jì)并合成了MOF衍生的具有獨(dú)特蛋黃殼結(jié)構(gòu)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(guò)了Pt催化劑的HER活性，而且在10 mA cm-2時(shí)具有非常小的過(guò)電位(在1.0 M KOH和0.5 M H2SO4中過(guò)電位分別為9 mV和17 mV)，且具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。
此外，該催化劑在1.0 M PBS中表現(xiàn)出接近Pt催化劑的低過(guò)電位(40 mV)，且具有高穩(wěn)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(guò)大多數(shù)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(jì)算結(jié)果進(jìn)一步表明，提高的HER能力與RPC@RPC表面暴露的P位點(diǎn)密切相關(guān)，后者顯示出中等的氫吸附能。我們的研究結(jié)果為設(shè)計(jì)和構(gòu)建具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的Ru基催化劑和其他催化劑提供了一條重要途徑，即通過(guò)金屬有機(jī)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