Optimizing Hydrogen Binding on Ru Sites with RuCo Alloy Nanosheets for Efficient Alkaline Hydrogen Evolution

密度泛函理论 限制 铂金 化学 结合能 催化作用 合金 氢气储存 无机化学 计算化学 核物理学 有机化学 工程类 物理 机械工程 生物化学
作者
Chao Cai,Kang Liu,Yuanmin Zhu,Pengcheng Li,Qiyou Wang,Bao Liu,Shanyong Chen,Huangjingwei Li,Li Zhu,Hongmei Li,Junwei Fu,Yu Chen,Evangelina Pensa,Junhua Hu,Ying‐Rui Lu,Ting‐Shan Chan,Emiliano Cortés,Min Liu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:61 (4): e202113664-e202113664 被引量:180
标识
DOI:10.1002/anie.202113664
摘要

Abstract Ruthenium (Ru)‐based catalysts, with considerable performance and desirable cost, are becoming highly interesting candidates to replace platinum (Pt) in the alkaline hydrogen evolution reaction (HER). The hydrogen binding at Ru sites (Ru−H) is an important factor limiting the HER activity. Herein, density functional theory (DFT) simulations show that the essence of Ru−H binding energy is the strong interaction between the orbital of Ru and the 1s orbital of H. The charge transfer between Ru sites and substrates (Co and Ni) causes the appropriate downward shift of the ‐band center of Ru, which results in a Gibbs free energy of 0.022 eV for H* in the RuCo system, much lower than the 0.133 eV in the pure Ru system. This theoretical prediction has been experimentally confirmed using RuCo alloy‐nanosheets (RuCo ANSs). They were prepared via a fast co‐precipitation method followed with a mild electrochemical reduction. Structure characterizations reveal that the Ru atoms are embedded into the Co substrate as isolated active sites with a planar symmetric and Z‐direction asymmetric coordination structure, obtaining an optimal modulated electronic structure. Hydrogen sensor and temperature program desorption (TPD) tests demonstrate the enhanced Ru−H interactions in RuCo ANSs compared to those in pure Ru nanoparticles. As a result, the RuCo ANSs reach an ultra‐low overpotential of 10 mV at 10 mA cm −2 and a Tafel slope of 20.6 mV dec −1 in 1 M KOH, outperforming that of the commercial Pt/C. This holistic work provides a new insight to promote alkaline HER by optimizing the metal‐H binding energy of active sites.
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
1秒前
陈丞澄发布了新的文献求助10
1秒前
蓦然发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
YCG完成签到 ,获得积分10
5秒前
竹筏过海应助淡然天问采纳,获得30
5秒前
浮游应助淡然天问采纳,获得10
5秒前
领导范儿应助柔弱的冬天采纳,获得30
6秒前
落后翠柏发布了新的文献求助10
7秒前
不安的成协完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
9秒前
长情听南发布了新的文献求助10
10秒前
锦慜发布了新的文献求助10
10秒前
顾矜应助蓦然采纳,获得10
11秒前
可爱的函函应助panda采纳,获得10
11秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
11秒前
李昕123发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
吧唧完成签到,获得积分10
13秒前
123456完成签到,获得积分10
14秒前
大模型应助wjy321采纳,获得10
14秒前
云漫山发布了新的文献求助10
14秒前
Ruby应助jsss采纳,获得10
15秒前
15秒前
16秒前
wise111发布了新的文献求助30
16秒前
尊敬的小凡完成签到,获得积分10
16秒前
xbx1991发布了新的文献求助30
16秒前
充电宝应助阿良采纳,获得10
18秒前
自信大白菜真实的钥匙完成签到,获得积分10
18秒前
wyh应助活泼溪流采纳,获得30
18秒前
李昕123完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
刺五加完成签到 ,获得积分10
20秒前
852应助Eom采纳,获得10
20秒前
21秒前
21秒前
caoyuya123完成签到 ,获得积分10
21秒前
22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
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 6000
Encyclopedia of Reproduction Third Edition 3000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
化妆品原料学 1000
The Political Psychology of Citizens in Rising China 800
1st Edition Sports Rehabilitation and Training Multidisciplinary Perspectives By Richard Moss, Adam Gledhill 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5637805
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4744034
关于积分的说明 15000235
捐赠科研通 4795945
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2562246
邀请新用户注册赠送积分活动 1521747
关于科研通互助平台的介绍 1481704