利用新型介孔二氧化鈦晶體的釕原子單分散以及電化學高效析氫
一種獨特的仿生礦化刻蝕法，合成釕原子單分散的介孔單晶TiO 2 ，析氫性能極其優異。高分辨透射電子顯微鏡與元素面掃描測試結果表明，單個釕原子的均勻分散在具有介孔結構的TiO 2 晶體中。結合X射線光電子能譜與電子順磁共振測試結果，首次證實，釕表現出異常的+5高價態而非+4價，而晶格中的部分鈦原子接收來自釕的電子形成Ti 3+ 。在0.1 M KOH電解液中，Ru-TiO 2 的起始過電勢僅為82 mV，通過鋁還原調節樣品的電子結構，其析氫性能得到了進一步的加強，起始過電勢降低至45 mV，10 mA/cm 2 的電流密度下過電勢僅為150 mV。通過第一性原理的密度泛函計算證明，Ru 5+ 與Ti 3+ 協同作用降低了氫吸附能，使得其與氫吸附火山頂更為接近，從而獲得優異的電化學析氫性能。
北京大學
2021-04-11
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