苏大冯莱课题组共掺杂策略调节催化剂的纳米

近日，苏州大学冯莱老师、河北工业大学金鹏老师等合作在Appl.Catal.B:Environ.上发表了题为“Synergisticmodulationofnanostructureandactivesites:TernaryRuFe-WOxelectrocatalystforboostingconcurrentgenerationsofhydrogenandformateovermAcm-2”的研究论文(DOI:10./j.apcatb..)。该论文报道了以共掺杂策略调节催化剂的纳米结构和催化活性位点，优化后的RuFe-WOx可作为双功能催化剂实现大电流条件下高效产氢和产甲酸。要点一：共掺杂调控纳米催化剂的微观结构图2.RuFe-WOx电催化剂的结构表征。将一定摩尔比的金属盐前驱体溶解于乙醇溶液中，与清洗过的泡沫镍一同水热反应得到负载于泡沫镍上的电催化剂。通过钌与铁的掺杂，得到了具有多级结构的RuFe-WOx电催化剂。要点二：高效催化阴极产氢反应和阳极产甲酸反应图3.RuFe-WOx电催化剂的HER与MFO活性研究。HER研究表明，RuFe-WOx在碱性条件下仅需η10=32mV即可实现10mA/cm2的电流密度，非常接近于商业化的Pt/C催化剂(η10=28mV)，但稳定性更好。MFO的研究结果也表明RuFe-WOx对甲醇氧化制甲酸具有良好的催化性能，稳定性高。以RuFe-WOx作为阴极和阳极的双电极体系，仅需1.38/1.62V的电位即可实现在10/mA/cm2电流密度条件下产氢和甲酸，法拉第效率接近%，且稳定性良好。要点三：DFT研究揭示催化机理图4.理论计算揭示催化机理。DFT计算结果表明RuFei-WOx具有最佳的氢吸附吉布斯自由能，表明催化剂理论上具有良好的HER活性。通过比较RuFei-WOx与RuO2的态密度发现，RuFeii-WOx中Ru的d带中心为-2.66eV,低于RuO2的-1.50eV，表明了晶格钌对甲醇氧化反应的中间物种（HCOO*）的吸附作用更弱，从而有利于HCOO*的脱附并高选择性的生成甲酸。来源：苏州大学文章链接

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