本刊推荐 | 陕西科技大学冯永强课题组：氮掺杂碳纳米管上 Co 和 Ru 位点之间的电子通信促进碱性析氢反应

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该论文以富勒醇和三聚氰胺为基体原料，通过水热、热解处理成功在氮掺杂碳纳米管(N-CNTs)上修饰了 CoRu 纳米合金，Co 和 Ru 位点之间的电子通信使双金属电催化剂具有优异的电催化HER活性。

背景介绍

碱性电解水析氢反应(HER)作为获取绿色氢能源的重要途径具有广泛的研究意义和应用价值，但其缓慢的电极反应动力学及较高的过电位需要高效稳定的催化剂来加速反应过程。目前商用的铂(Pt)基催化剂因高昂的成本限制了其规模化应用。设计高效、低过电位的非 Pt 电催化剂仍然是一个重大挑战。钌(Ru)基催化剂因具有类 Pt 的活性氢结合能而受到广泛关注。提高Ru的催化活性有两个主要方向：(1)增加活性位点的数量;(2)提高固有活性。

研究出发点

将贵金属分散在具有高表面积的载体上是增加活性位点数量进而提高催化活性的一种有吸引力的方法。双原子催化剂（DAC）可以通过控制各种金属的吸附和解吸能力、相邻金属原子对周围电子环境的作用来提高催化剂在活性位点上的吸附能力。

图文解析

图1 CoRu@N-CNTs的合成机理

图2  TEM表征

图3  XRD表征

图4  XPS表征

图5  电化学性能表征

总结和展望

（1）Ru和Co双金属位点之间的电子通信产生了协同电催化效应，从而改善了CoRu@N-CNTs的电荷分布，促进了电催化HER过程；

（2） N-CNTs结构不仅起到电子收集器的作用，加速了催化剂和电解质之间的电荷转移，而且提供了一个一维通道，有利于质量和电荷的传输；

（3）吡啶N和CoRu双金属位点之间的协同金属-载体相互作用（EMSI）提高了电催化HER性能。这项工作为能量存储与转化领域新型高效电催化剂的设计和构建提供了新的思路。

通讯作者简介

冯永强，1987年4月生，陕西宝鸡人，中共党员，工学博士，教授，博士生导师，入选陕西省“高层次人才引进计划”，陕西省青年“科技新星”，中国化工学会精细化工专业委员会青年委员。主要研究方向：富勒烯碳纳米材料、金属有机框架材料、纳米光电催化材料的应用研究。近年来在J. Am. Chem. Soc., Adv. Funct Mater., Appl. Catal. B-Environ.,Chem. Eng. J, J. Mater. Chem. A,Chem. Commun., Nanoscale等国际知名期刊发表学术论文60余篇，参与撰写《Comprehensive Supramolecular Chemistry (II)》英文专著一部。申请国家发明专利25项，授权11项。作为项目负责人主持的项目包括国家自然科学基金(2项)，甘肃省自然科学基金，陕西省自然科学基金（2项），陕西省教育厅重点项目及专项项目，北京分子科学国家研究中心开放课题，教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室开放课题，陕西科技大学科研启动项目等十余项，同时参与完成了国家自然科学基金重点项目、中科院重大研究计划等多项科研项目。

关于本文

引用格式：

高梦婷, 卫莹, 霍雪萌, 朱文洁, 刘箐箐, 强晋源, 刘婉婉, 王颖, 李旭, 黄剑锋, 冯永强. 氮掺杂碳纳米管上Co和Ru位点之间的电子通信促进碱性析氢反应[J]. 电化学（中英文）, 2024, doi: 10.61558/2993-074X.3460.

Mengting Gao, Ying Wei, Xuemeng Huo, Wenjie Zhu, Qingqing Liu, Jinyuan Qiang, Wanwan Liu, Ying Wang, Xu Li, Jianfeng Huang, Yongqiang Feng. Electronic Communication between Co and Ru Sites Decorated on Nitrogen-doped Carbon Nanotubes Boost the Alkaline Hydrogen Evolution Reaction[J]. Journal of Electrochemistry, 2024, doi: 10.61558/2993-074X.3460.

DOI：

10.61558/2993-074X.3460

https://electrochem.xmu.edu.cn/CN/10.61558/2993-074X.3460

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