The Role of Nitrogen Doping in Modulating Ruthenium Nanocatalysts for Enhanced Electrochemical Hydrogen Evolution Reaction in Alkaline Medium

纳米材料基催化剂 电化学 X射线光电子能谱 过电位 材料科学 碳纤维 无机化学 X射线吸收光谱法 催化作用 碳纳米管 化学工程 化学 吸收光谱法 纳米技术 物理化学 纳米颗粒 电极 有机化学 工程类 物理 复合材料 量子力学 复合数
作者
Lavanya Korampattu,Sidharth Barik,Ajmal Pandikassala,Rajashri Urkude,Sreekumar Kurungot,Paresh L. Dhepe
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:36 (9): 4262-4274 被引量:7
标识
DOI:10.1021/acs.chemmater.3c03169
摘要

Nitrogen doping has become a fundamental approach to enhance the catalytic performance of carbon materials across various applications. The introduction of nitrogen creates defects and active sites, promoting the formation of small metal particles and strengthening the metal–support interaction within carbon materials. However, the challenge lies in developing sustainable and cost-effective methods for synthesizing nitrogen-doped carbon materials. In this study, we present a sustainable approach for the synthesis of ruthenium on nitrogen-doped carbon catalysts (Ru-CCP) using chitosan as a nitrogen and carbon source. Unlike traditional methods, our process avoids the use of additional nitrogen precursors and templates, streamlining the synthesis while using a renewable resource. The synthesized material exhibits an exceptional performance in the electrochemical hydrogen evolution reaction (HER) in alkaline conditions by achieving a current density of 25 mA cm–2 at an impressively low overpotential of 46 mV, outperforming Pt/C under similar conditions. The detailed studies on structural and electronic properties of the materials using X-ray absorption spectroscopy (XAS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), and transmission electron microscopy (TEM) revealed that the remarkable catalytic activity is upheld by the unique interplay between Ruδ+ and surface nitrogen moieties, notably pyridinic and pyrrolic nitrogen. Here, we demonstrate the control of particle size and electronic environment around the metal atom via the interaction of nitrogen and unravel the role of nitrogen doping in tuning the catalytic performance. In addition, this work offers insights into efficient HER catalyst design and emphasizes the potential of biomass-derived materials like chitosan in advancing clean hydrogen production for renewable energy applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
思源应助檐角的的猫采纳,获得10
刚刚
刚刚
酷酷菲音完成签到,获得积分10
刚刚
hadern完成签到,获得积分10
2秒前
雪落初冬完成签到,获得积分10
2秒前
树上的猫头鹰完成签到,获得积分10
2秒前
qm2026完成签到,获得积分10
4秒前
柔弱的静芙完成签到 ,获得积分10
4秒前
缓慢的初兰完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
chao完成签到,获得积分10
6秒前
Manso完成签到,获得积分10
6秒前
JinyangYao发布了新的文献求助10
7秒前
吃肉不嫌腻完成签到,获得积分10
7秒前
邵初蓝完成签到,获得积分10
7秒前
Rjj发布了新的文献求助10
7秒前
cavendipeng完成签到,获得积分10
9秒前
王威发布了新的文献求助10
10秒前
RJ发布了新的文献求助10
11秒前
俊逸吐司完成签到 ,获得积分10
11秒前
Liyaya完成签到,获得积分10
12秒前
甜乎贝贝完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
lydia完成签到,获得积分10
13秒前
小杜完成签到,获得积分10
13秒前
小苏打真甜完成签到,获得积分10
14秒前
宗剑完成签到,获得积分10
14秒前
茹茹完成签到 ,获得积分10
14秒前
uuuu完成签到 ,获得积分10
14秒前
文静的天蓝完成签到,获得积分10
15秒前
wqwq69完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
小蓝发布了新的文献求助10
16秒前
hailiangzheng完成签到,获得积分10
16秒前
令狐冲完成签到,获得积分0
17秒前
风之飘渺者也完成签到,获得积分10
18秒前
Skyrin完成签到,获得积分0
18秒前
19秒前
19秒前
孝顺的青筠完成签到,获得积分10
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
T/SNFSOC 0002—2025 独居石精矿碱法冶炼工艺技术标准 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6043220
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7804296
关于积分的说明 16238465
捐赠科研通 5188762
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2776731
邀请新用户注册赠送积分活动 1759767
关于科研通互助平台的介绍 1643316