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彭天右/李仁杰AFM: CuPor-RuN3聚合物上單原子活性位點增強光電/電催化HER

有機聚合物由于能夠通過異質(zhì)金屬摻入和/或功能化而具有優(yōu)異的催化性能，在能量轉(zhuǎn)換領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。

武漢大學彭天右、李仁杰等以Cu-卟啉(CuPor)和Ru-N’NN’-鉗形配合物(RuN₃)為單體合成了一種新型鉗形配合物橋聯(lián)卟啉聚合物，其具有優(yōu)異的光電/電催化HER性能。

所得的CuPor-RuN₃聚合物具有優(yōu)異的電催化析氫反應(yīng)(HER)性能。包括出色的耐久性(保持催化活性約60 h)和在酸性和堿性介質(zhì)中在10 mA cm^-2電流密度下的過電位分別為73 mV和114 mV。

此外，將CuPor-RuN₃聚合物應(yīng)用于具有BiVO₄光陽極的光電化學(PEC)電池，其中來自CuPor-RuN₃的額外光生電子使得BiVO₄ ||CuPor-RuN₃PEC電池(1.23 V，1.13 mA cm^-2)比BiVO₄||Pt/C電池(1.23 V，0.92 mA cm^-2)更好的水分解活性，表明CuPor-RuN₃將成為替代基準Pt/C的光電/電催化劑。

實驗和理論研究表明，聚合物中的Cu/Ru異雙金屬中心不僅增強了從Cu位點到作為單原子催化位點(Ru-N₃)的Ru位點的固有電子轉(zhuǎn)移，而且還有效地調(diào)節(jié)了電子Ru-N₃位點的電子性質(zhì)，從而提高光電/電催化HER活性。

Ru-Pincer Complex-Bridged Cu-Porphyrin Polymer for Robust (Photo)Electrocatalytic H₂ Evolution via Single-Atom Active Sites. Advanced Functional Materials, 2021. DOI: 10.1002/adfm.202107290

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