​北航周苇AFM: 三重界面优化，显著提高钌基电催化剂析氢活性和稳定性！

铂(Pt)被认为是酸性介质中HER的最先进的电催化剂，因为Pt表面上有利的H*吸附与HER更快的反应速率相关。考虑到其高成本和有限的储量，研究人员正在寻找其他相对廉价的材料，以便大规模工业应用。钌(Ru)是铂的有希望的候选金属，但Ru在反应过程中会发生粒子聚集和溶解，导致Ru纳米颗粒(NPs)的活性部分丧失。因此，制定有效的策略以促进钌的利用，迫在眉睫。近日，北京航空航天大学周苇课题组采用两步水热法设计并制备了具有三种界面(Ru/MoS₂、Ru/MXene和MoS₂/MXene)的特殊电催化剂。

具体而言，研究人员利用花边状1T相MoS₂片修饰Ti₃C₂T_x MXene，并且Ru纳米颗粒(≈1.7 nm)在MoS₂和MXene材料上均匀生长(Ru@1T-MoS₂-MXene)。Ru@1T-MoS₂-MXene在较宽的pH范围内，特别是在酸性介质中，可作为一种高效、稳定的HER电催化剂：Ru@1T-MoS₂-MXene在10 mA cm⁻²电流密度下的过电位为44 mV，Tafel斜率为47 mV dec⁻¹。

此外，它在10 0mV的过电位下显示出0.79 mA μg_Ru⁻¹的优异质量活性，并且其在酸性溶液中能经受160小时的i-t测试和5000个CV循环而电位变化可以忽略不计，说明Ru@1T-MoS₂-MXene具有优异的电化学稳定性。

实验结果和理论计算揭示了三重界面优化在提高活性和稳定性方面的作用：首先，二维MoS₂和MXene能够很好地分散和稳定Ru晶粒，赋予催化剂较大的电化学活性面积；其次，Ru/MoS₂界面降低了H*吸附能，Ru/MXene界面增强了电导率，这可以有效提高催化活性；最后，MoS₂/MXene界面可以保护MXene的边缘不被氧化，并在长期的催化过程中保持1T-MoS₂相的稳定性。

因此，Ru@1T-MoS₂-MXene在中性和碱性介质中也表现出优异的活性和稳定性。综上，该项工作为开发高效耐用的pH通用Ru基HER电催化剂提供了一条有效的多界面优化策略。

Triple Interface Optimization of Ru-based Electrocatalyst with Enhanced Activity and Stability for Hydrogen Evolution Reaction. Advanced Functional Materials, 2023. DOI: 10.1002/adfm.202212514