Tuning Mass Transport in Electrocatalysis Down to Sub‐5 nm through Nanoscale Grade Separation

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作者
Zhenhui Liu,Yue Du,Ruohan Yu,Mingbo Zheng,Rui Hu,Jingsong Wu,Yongyao Xia,Zechao Zhuang,Dingsheng Wang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (3) 被引量:131
标识
DOI:10.1002/anie.202212653
摘要

Nano and single-atom catalysis open new possibilities of producing green hydrogen (H2 ) by water electrolysis. However, for the hydrogen evolution reaction (HER) which occurs at a characteristic reaction rate proportional to the potential, the fast generation of H2 nanobubbles at atomic-scale interfaces often leads to the blockage of active sites. Herein, a nanoscale grade-separation strategy is proposed to tackle mass-transport problem by utilizing ordered three-dimensional (3d) interconnected sub-5 nm pores. The results reveal that 3d criss-crossing mesopores with grade separation allow efficient diffusion of H2 bubbles along the interconnected channels. After the support of ultrafine ruthenium (Ru), the 3d mesopores are on a superior level to two-dimensional system at maximizing the catalyst performance and the obtained Ru catalyst outperforms most of the other HER catalysts. This work provides a potential route to fine-tuning few-nanometer mass transport during water electrolysis.
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