Nano Energy: 微量Ru掺杂，性能大提升！Ru掺杂助力铜电催化HER

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Nano Energy: 微量Ru掺杂，性能大提升！Ru掺杂助力铜电催化HER金属铜在析氢反应(HER)中的应用受到其低内在活性的严重限制，这是由于其表面性质对水解离具有较大的能垒和与H*的弱结合力。
基于此，韩国先进科学技术研究院Jinwoo Lee和浦项科技大学Jeong Woo Han等报告了一种电子结构工程策略，通过微量掺杂Ru(0.70wt%)来激活惰性Cu以显著提高HER性能。
Nano Energy: 微量Ru掺杂，性能大提升！Ru掺杂助力铜电催化HER
Nano Energy: 微量Ru掺杂，性能大提升！Ru掺杂助力铜电催化HER
与H*结合力较弱的Cu不同，Ru具有很强的氢吸附能力，通过在Cu中掺杂少量的Ru，可以优化Cu和H原子之间的相互作用，进一步提高HER的内在催化活性。
实验结果表明，Ru掺杂剂能够从Cu中吸引电子并调整其表面性质，这降低了碱性HER过程中水解离过程的能垒，并优化了酸性HER过程中与H*的结合能。与纯Cu相比，掺杂Ru后，催化剂的H*结合增强了0.31 eV，更接近Pt的理想值0.15 eV。
Nano Energy: 微量Ru掺杂，性能大提升！Ru掺杂助力铜电催化HER
在碱性和酸性溶液中，合成的Ru掺杂Cu在10 mA cm-2电流密度下的HER过电位分别仅为33 mV和34 mV，其还具有优异的长期稳定性。
这项工作为通过电子结构工程调节金属铜的固有HER催化活性提供了一个新的概念，并指导了涉及HER、电化学CO2还原和氮还原电催化过程的催化剂的设计。
Activation of Inert Copper for Significantly Enhanced Hydrogen Evolution Behaviors by Trace Ruthenium Doping. Nano Energy, 2021. DOI:10.1016/j.nanoen.2021.106763

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