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青科大王磊/賴建平Appl. Catal. B.：首次報道！快速、大規模合成超小型不混溶合金負載催化劑

目前，利用簡單的一步法制備載體負載的超小型不混溶合金催化劑是一項無法克服的挑戰。基于此，青島科技大學王磊教授和賴建平教授（共同通訊作者）等人創造性地報道了首次通過無溶劑微波還原法制備了約5 nm的不混溶釕（Ru）基合金納米催化劑（RuRE-rGO NPs，RE=Gd，Er，Yb，La），克服了金屬標準還原電位與氧的高親和力之間的巨大差距。

在本文中，作者采用無溶劑微波熱法合成了常規難以形成的Ru和稀土金屬合金，并將其分散在還原氧化石墨烯（rGO）基底上，以獲得具有大比表面積和超微粒的催化劑。同時，它能在短時間內以克級規模制備、產率高，具有可以大規模生產的可行性。

通過實驗測試發現，RuGd-rGO NPs在堿性電催化HER中具有優異的性能，具有低過電位和高轉換頻率（TOF），其中在電流密度為10 mA cm^-2時其過電位（η）僅為12 mV，在電壓為0.1 V時TOF高達30.6 H₂ s^-1，遠優于商用Pt/C，成為最先進的HER電催化劑之一。

即使在高電流測試中，RuGd-rGO NPs也可以在56和108 mV達到500和1000 mA cm^-2的電流密度，完全符合工業級應用的要求。由于引入了具有獨特電子結構的稀土原子，即使在500 h計時電流測試中，催化劑也非常穩定和堅固。

通過密度泛函理論（DFT）計算進一步表明，從反應的初始狀態到最終狀態，RuGd-rGO NPs具有較大的放熱能（-1.34 eV），而H₂O的離解能壘相對較低，導致最有可能發生HER。本文所述的微波自還原載體負載的超小型不混溶合金催化劑的合成和應用，對該類催化劑的未來發展具有重要的指導意義。

Rapid and large-scale synthesis of ultra-small immiscible alloy supported catalysts. Appl. Catal. B: Environ., 2021, DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120916.

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120916.

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