Breaking Symmetry of Single-Atom Catalysts Enables Extremely Low Energy Barrier and High Stability for Large-Current-Density Water Splitting
纳米人 Nanoyu 2022-09-03
单原子金属体系的不稳定性和低的大电流密度效率引起了人们的广泛关注。
近日，武汉理工大学木士春教授，南京晓庄学院Suli Liu发现，亲氧金属(Ru)物种在FeCo-LDH中的单原子位掺杂（Ru-SACs@FeCo-LDH）可以有效地破坏FeCo-LDH的对称结构，并导致在对称性破缺界面形成原位原子Ru-O-TM（Fe，Co和Ni）类纳米化合物，这是获得优异的OER催化活性所必需的。
文章要点
1）研究人员用一种简单的方法设计和制作了Rux SACs@FeCo-LDH，它在246 mV的超低过电位下提供了1000 mA cm-2的大电流密度，并在1000 h内保持了高的稳定性。此外，Rux SACs@FeCo-LDH的优异的HER性能可媲美商业铂催化剂。
2）相应地，组装的Rux SACs@FeCo-LDH双电极电池在1.47和1.52 V的低电池电压下，在碱性介质中的总水分解的工业电流密度分别达到500和1000 mA cm-2。
3）研究人员通过实验和密度泛函理论（DFT）计算证实了Ru单原子位点的存在和不寻常的对称性破缺现象，它在杂原子界面形成电荷转移区域，表现出极佳的OER和整体水分解电化学性能。
参考文献
Xueqin Mu, et al, Breaking the symmetry of single-atom catalysts enables an extremely low energy barrier and high stability for large-current-density water splitting, Energy Environ. Sci., 2022
DOI: 10.1039/d2ee01337a
https://doi.org/10.1039/d2ee01337a