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設計析氫反應（HER）電催化劑以促進其緩慢的吸附動力學，是可持續電解水生產綠色氫氣的關鍵。基于此，浙江大學侯陽教授，紐約州立大學布法羅分校武剛教授（共同通訊作者）等人報道了一種高性能Ru催化劑（NS-Ru@NiHO/Ni₅P₄），由具有相鄰單原子Ru（Ru SAs）位點的原子層狀Ru納米團簇（Ru NCs）組成，該催化劑可以通過橋接Ru-H活化策略動力學加速HER。

為了研究Ru NCs和SAs在NS-Ru@NiHO/Ni₅P₄中協同效應的優點，本文通過DFT計算模擬了堿性介質中經典的Volmer-Heyrovsky/Tafel HER過程。計算結果表明，NS-Ru@NiHO/Ni₅P₄中的橋接Ru-H過渡態（SA-O-H-NC）的活化能壘明顯低于其他可能的中間構型，這意味著水解離過程的橋接Ru-H在熱力學上是更有利的。本文進一步比較了不同基本步驟的能壘，NS-Ru@NiHO/Ni₅P₄的Heyrovsky路徑能壘較低，是更優勢的反應路徑。

在上述分析的基礎上，本文提出了NS-Ru@NiHO/Ni₅P₄的催化HER路徑。水分子首先被吸附在Ru SAs附近，隨后形成橋接Ru-H中間體（SA-O-H-NC）。隨著水解離過程的發生，橋接的H原子被附近的原子層狀Ru NCs錨定，OH^–擴散到電解質中。同時，另一個水分子被Ru SAs吸附并通過NCs和SAs之間的協同作用解離。最后，H₂分子形成并從NCs活性位點逸出。

Kinetically Accelerating Elementary Steps via Bridged Ru-H State for the Hydrogen-Evolution in Anion-Exchange Membrane Electrolyzer. Adv. Funct. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adfm.202212321.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202212321.

原創文章，作者：Gloria，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/12/5e2d32568c/

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