本文通过胶体法制备了MoOx改性的纯fcc相Ru纳米树枝状大分子(MoOx-Ru fcc)，然后通过相变得到MoOx-Ru hcp，以研究双功能HER和HOR的晶体相依赖性催化。
过渡金属的物理化学性质和催化性能具有高度的相依赖性。Ru基纳米材料是析氢反应(HER)和氢氧化反应(HOR)的优良催化剂，但目前研究大多局限于传统的Ru-六方密排(hcp)，原因主要是由于难以合成纯的Ru-面心立方相(fcc)。
基于此，厦门大学黄小青和苏州大学李有勇等通过胶体法制备了MoOx改性的纯fcc相Ru纳米树枝状大分子(MoOx-Ru fcc)，然后通过相变得到MoOx-Ru hcp，以研究双功能HER和HOR的晶体相依赖性催化。
电化学测量表明，MoOx-Ru fcc和MoOx-Ru hcp表现出很强的相依赖性催化性能。在1.0 M KOH 和0.5 M H2SO4溶液中，MoOx-Ru fcc在10 mA cm-2电流密度下的HER过电位分别为20 mV和15 mV，远低于MoOx-Ru hcp(34 mV和26 mV)；
对于HOR，MoOx-Ru fcc上的交换电流密度也大于MoOx-Ru hcp，并且MoOx-Ru fcc还具有更高的稳定性。因此，MoOx-Ru的HER和HOR性能高度依赖于相，具有fcc结构的Ru显著优于hcp相。
密度泛函理论(DFT)计算表明，当用MoOx对Ru进行修饰时，Ru fcc相呈现出比Ru hcp相更优异的结构稳定性；与fcc相的(111)表面上的相比(ΔGH=-0.67 eV，ΔGOH=-0.20 eV)，在hcp相的(101)表面上质子和羟基表现出过强的吸附(ΔGH=-1.57 eV，ΔGOH=-2.13 eV)，并且在MoOx的改性作用下，降低了fcc相(111)表面上的质子和羟基吸附，提高了HER和HOR催化性能。
这项工作突出了相工程在构建高效电催化剂中的重要性，并为开发其他金属基材料的相工程以实现多样化的应用提供了指导。
Phase Engineering of a Ruthenium Nanostructure toward High-Performance Bifunctional Hydrogen Catalysis. ACS Nano，2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c05776
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