超薄有机分子层修饰Ni（OH）₂负载缺电子Ru促进H^*脱附实现高效碱性析氢

摘要

基于超薄单宁酸（TA）层与钌离子的配位自组装策略，以优化氢氧化镍表面富含粒径为2 nm钌纳米颗粒的电子结构(Ni（OH）₂-TA-Ru)。采用电化学测试和相应结构表征手段以及密度泛函理论（DFT）计算，评估催化剂的析氢催化活性、长期运行稳定性、结构特征和Ru活性位点的电子结构特性。结果表明：Ni（OH）₂-TA-Ru在1 mol/L KOH和碱性海水（1 mol/L KOH+天然海水）中于100 mA/cm²下分别仅需53和70 mV过电位，较Pt/C/NF（109.7 mV）降低51.7%和36.2%;经计时电位法测试分别稳定运行100和72 h; TA超薄图层修饰Ni（OH）₂载体诱导形成缺电子态的Ru物种，致使Ru的d带中心下移0.7 eV,这种电子结构调控有效削弱了Ru-H键强度，加速氢中间体（H^*）的脱附（Heyrovsky决速步骤）,促进碱性析氢反应动力学。

关键词

有机分子修饰 / 电子调控 / 钌纳米颗粒 / 析氢反应

基金资助

国家自然科学基金面上基金项目(22479161,52274308)