開發(fā)全pH條件下的高效電催化劑是邁向可持續(xù)氫經(jīng)濟的關(guān)鍵一步。這里，通過熱解過程制備了具有 Ru-RuO2莫特-肖特異質(zhì)結(jié)的石墨烯納米復(fù)合材料 (Ru-RuO2@NPC) ，在 pH = 0~ 14 范圍內(nèi)表現(xiàn)出顯著的電催化析氧/析氫活性，其性能可與商業(yè) RuO2 和 Pt/C相媲美。Ru-RuO2@NPC復(fù)合材料還可用作有效的柔性、可充電鋅-空電池陰極催化劑。密度泛函理論計算表明，形成 Ru-RuO2 異質(zhì)結(jié)可有效提高金屬 Ru的表面電荷密度，使d態(tài)更接近費米能級，從而提高其固有電催化活性。這些結(jié)果表明，莫特-肖特基異質(zhì)結(jié)對開發(fā)高效率電催化劑具有重要的意義，進而用于各種新能源技術(shù)。
Figure 1. Ru-RuO2@NPC納米復(fù)合材料的合成示意圖。
Figure 2. a, b) Ru-RuO2@NPC的TEM圖像和 c) SAED 圖。d)高分辨率 TEM 圖像。e-1) TEM圖像以及相應(yīng)的元素分布。圖a) 的插圖是 Ru-RuO2@NPC的核尺寸大小直方圖。
Figure 3．a(chǎn)-c) Ru-RuO2@NPC以及參照樣品的同步輻射數(shù)據(jù)分析。d) Ru 3p XPS光譜比較，以及（e）相應(yīng)的表面電荷密度。
Figure 4．不同樣品在堿性、酸性以及中性電解液中的a-c) OER 和 e-g) HER極化曲線。d) 在10 mA cm-2 電流密度下比較一系列電催化劑的過電位。
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Figure 5.a）水電解槽示意圖。b）在0.1 M KOH電解液中測試的LSV極化曲線。c）產(chǎn)O2和H2的法拉第效率。d）水溶液中鋅-空氣電池的原理圖示意圖。e）自制鋅空氣電池的開路電位和f）放電極化曲線和相應(yīng)的功率圖。g) 柔性固態(tài)可充電鋅空氣電池示意圖，以及相應(yīng)的h）極化和功率密度曲線。i) 充放電電壓曲線。
該研究工作由暨南大學(xué)Hui Meng課題組于2021年發(fā)表在Applied Catalysis B: Environmental期刊上。原文：Graphene Composites with Ru-RuO2 Heterostructures: Highly Efficient Mott–Schottky-Type Electrocatalysts for pH-Universal Water Splitting and Flexible Zinc–Air Batteries。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號
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