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    材料學院周玉院士團隊李保強教授課題組在釕/碳點電催化劑方面取得重要進展

    2022年10月26日 新聞網 瀏覽次數:21

    哈工大全媒體(李保強 文/圖)近日,我校材料學院周玉院士團隊李保強教授課題組在釕/碳點電化學析氫材料方面取得重要進展。相關論文《源于碳點的氮摻雜sp2/sp3碳提升釕的電化學析氫反應性能》(N-doped sp2/sp3 Carbon Derived From Carbon Dots to Boost the Performance of Ruthenium for Efficient Hydrogen Evolution Reaction)發表在《小方法》(Small Methods)雜志上,并被選為2022年第6卷第10期雜志的封面文章。該研究將為通過碳載體中碳元素雜化類型增強釕基催化劑的催化活性和碳負載金屬電催化劑的合理設計提供新思路。

    釕因其適當的氫結合能和低成本而成為電化學析氫反應(HER)中鉑催化劑的理想替代品。釕納米顆粒存在因內聚能導致顆粒聚集的問題,因此采用碳載體負載釕納米顆??商岣咂浞稚⑿院痛呋钚?。碳載體中碳元素的雜化狀態對提高釕催化劑的HER活性和穩定性很關鍵。受氮摻雜碳點中天然共存sp2和sp3雜化碳的啟發,研究團隊制備了一種具有氮摻雜sp2/sp3碳的釕/氮摻雜碳點(Ru/NCDs)催化劑。光譜分析和密度泛函理論計算表明,釕和氮摻雜碳點之間的相互作用有效地調節了活性中心釕的電子結構,形成的氮摻雜碳界面降低了HER的中間產物的能壘,平衡了氫的吸附和解析,從而大大提高了Ru/NCDs的活性。與商業鉑碳電極催化劑相比,Ru/NCDs表現出優異的HER活性和穩定性。在堿性和酸性電解質中,Ru/NCDs分別僅需要37 mV和14 mV過電勢。

    材料學院2019級博士研究生柳宗琳為論文第一作者,李保強教授和浙江農林大學李彩彩副教授為共同通訊作者。我校為該論文第一通訊單位。環境學院馮玉杰教授、材料學院賈德昌教授和周玉院士為共同作者。

    論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.202200637

    封面鏈接:https://doi.org/10.1002/smtd.202270059 

    Ru/NCDs中氮摻雜sp2/sp3碳的形成機制

    Ru/NCDs催化劑提升電催化產氫性能與機制

    源于碳點的氮摻雜sp2/sp3碳提升釕的電化學析氫反應性能


    編輯:閆明星

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