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安大遇鑫遙/張惠Small: 性能不好？來摻點Ru！氧空位調節和表面親水改性協同促進電催化HER

電化學析氫被認為是最有前景的大規模生產氫能的實用化技術。隨著清潔氫能源的發展，迫切需要具有成本效益和高性能的析氫反應(HER)電催化劑。

近日，安徽大學遇鑫遙、張惠等報道了一種有效的Ru摻雜和空氣等離子體激活策略，以提高CoNi-LDH納米管陣列(NTA)的HER性能。

作為鉑族金屬之一，釕(Ru)被選為摻雜劑，因為它具有低成本(Pt價格的1/3)和與氫的結合強度與Pt相近等優點。空氣等離子體處理不僅將N和O填充到Ru-CoNi-LDH中多余的Vo中，而且大大提高了表面親水性。

由于氧空位調節和表面親水改性的協同作用，優化的P-Ru-CoNi-LDH NTAs催化劑在10 mA cm^-2和50 mA cm^-2的電流密度下的過電位分別僅為29 mV和81 mV。

另外，通過組裝P-Ru-CoNi-LDH作為雙電極尿素輔助水電解的陰極和陽極，在10 mA cm^-2下需要1.36 V的小電池電壓，并且可以持續運行100小時而沒有任何明顯的活性衰減，顯示出出色的耐用性。

原位拉曼和密度泛函理論(DFT)計算表明，P-Ru-CoNi-LDH可以通過內在電子結構調節和外在表面潤濕性改性來提高HER性能。這些發現為開發高性能HER電催化劑提供了有效的內在和外在協同效應途徑，具有應用于其他研究領域的潛力。

Oxygen Vacancy Engineering Synergistic with Surface Hydrophilicity Modification of Hollow Ru Doped CoNi-LDH Nanotube Arrays for Boosting Hydrogen Evolution. Small, 2021. DOI: 10.1002/smll.202104323

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