Breaking Symmetry of Single-Atom Catalysts Enables Extremely Low Energy Barrier and High Stability for Large-Current-Density Water Splitting
納米人 Nanoyu 2022-09-03
單原子金屬體系的不穩定性和低的大電流密度效率引起了人們的廣泛關注。
近日，武漢理工大學木士春教授，南京曉莊學院Suli Liu發現，親氧金屬(Ru)物種在FeCo-LDH中的單原子位摻雜（Ru-SACs@FeCo-LDH）可以有效地破壞FeCo-LDH的對稱結構，并導致在對稱性破缺界面形成原位原子Ru-O-TM（Fe，Co和Ni）類納米化合物，這是獲得優異的OER催化活性所必需的。
文章要點
1）研究人員用一種簡單的方法設計和制作了Rux SACs@FeCo-LDH，它在246 mV的超低過電位下提供了1000 mA cm-2的大電流密度，并在1000 h內保持了高的穩定性。此外，Rux SACs@FeCo-LDH的優異的HER性能可媲美商業鉑催化劑。
2）相應地，組裝的Rux SACs@FeCo-LDH雙電極電池在1.47和1.52 V的低電池電壓下，在堿性介質中的總水分解的工業電流密度分別達到500和1000 mA cm-2。
3）研究人員通過實驗和密度泛函理論（DFT）計算證實了Ru單原子位點的存在和不尋常的對稱性破缺現象，它在雜原子界面形成電荷轉移區域，表現出極佳的OER和整體水分解電化學性能。
參考文獻
Xueqin Mu, et al, Breaking the symmetry of single-atom catalysts enables an extremely low energy barrier and high stability for large-current-density water splitting, Energy Environ. Sci., 2022
DOI: 10.1039/d2ee01337a
https://doi.org/10.1039/d2ee01337a