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貴金屬催化劑(Pt/C和RuO₂)作為析氫反應(HER)和析氧反應(OER)的基準電催化劑，具有超低過電位和優異的長期耐久性，在工業中得到了廣泛的應用。然而，由于這些材料的稀缺性和高成本，提高了電催化水分解的成本。

雖然鎳基合金催化劑在堿性水電解過程中得到了廣泛的應用，但其性能仍有待進一步提高。因此，必須通過使用更廉價的非貴金屬材料或減少貴金屬的使用量，以實現高效、低成本的電催化水分解。

基于此，重慶大學黨杰課題組采用協同界面優化策略制備了MXene納米片負載金屬-有機骨架(MOF)衍生的異質結構電催化劑(MXene@RuCo NPs)，并將其用于高效水分解。

電化學性能測試結果表明，在堿性條件下，所制備的MXene@RuCo NPs表現出優異的HER和OER活性。具體而言，MXene@RuCo NPs在10 mA cm^?2電流密度下的HER和OER過電位分別為20和253 mV，Tafel斜率分別為30.4和61.3 mV dec^?1；該催化劑還具有優異的穩定性，其HER和OER的LSV曲線在CV循環1000次后僅表現出少量衰減。

此外，利用MXene@RuCo NPs構建的MXene@RuCo NPs (?)//MXene@RuCo NPs (+)水電解槽僅需1.52 V的電池電壓就能產生10 mA cm^?2的電流密度，優于大多數最近報道的堿性水電解槽。

實驗結果和密度泛函理論(DFT)計算表明，RuCo納米粒子具有比Co納米粒子更小的催化質量活性；并且，Ru作為引入的第二活性中心，不僅降低了OER過程中限速步驟的能壘，而且還抑制了Co的過氧化，使Co中心能夠實現優異的HER性能。

最重要的是，MXene誘導了非均相界面之間的電荷重新分布，優化了界面的物理化學性質，提高了催化劑的導電性和親水性，加速了電荷轉移速率，從而為高效電解水分解提供了一個優化和良好的界面。總之，該項工作為合成界面性能優化、協同效應大的催化劑提供了一種有效的界面工程策略。

Collaborative Interface Optimization Strategy Guided Ultrafine RuCo and MXene Heterostructure Electrocatalysts for Efficient Overall Water Splitting. ACS Nano, 2023. DOI: 10.1021/acsnano.3c02956

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ACS Nano: 協同界面優化策略，助力MXene@RuCo異質結構高效電催化水分解

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