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研究概述

单原子基催化剂的合理设计以及金属位点与底物之间协同作用的精确阐明，对于识别真正的活性位点和在原子尺度上阐释催化机理至关重要，从而有助于开发出多种工业应用的高性能催化剂。

基于此，2024年10月23日，南京师范大学唐亚文教授/徐林教授、南通大学赵群副教授在国际期刊Advanced Functional Materials发表题为《Synergistic Alkaline Hydrogen Evolution Catalysis over MoC Triggered by Doping Single Ru Atoms》的研究论文。

在此，研究人员开发了一种Ru单原子掺杂策略，以在碱性介质中激活具有优异析氢反应（HER）活性的MoC底物

原子级分散的Ru位点被掺杂到负载在3D N掺杂碳纳米花上的MoC纳米颗粒中（Ru-SAs@MoC/NCFs）。

实验结果和理论计算表明，原子隔离的Ru掺杂剂可以有效触发具有热力学上有利的水吸附/解离能的Mo位点，并促进Ru位点上的OH⁻解吸和N位点上的H吸附，从而协同加速整体碱性HER动力学。

因此，精心设计的Ru-SAs@MoC/NCFs展示了非凡的HER活性，在1.0 m KOH电解液中，在10 mA cm^-2下过电位低至16 mV，优于Pt/C基准和迄今为止报道的大量钼/钌基HER催化剂。

这些发现揭示了由原子掺杂调制引起的碱性HER机制，并提出了通过原子级操控利用的高效率电催化剂的设计原则。

图文解读

图1：Ru-SAs@MoC/NCFs的成分分析

图2：Ru-SAs@MoC/NCFs的碱性HER性能评价

图3：Ru-SAs@MoC/NCFs在碱性HER中的催化机理

文献信息

Synergistic Alkaline Hydrogen Evolution Catalysis over MoC Triggered by Doping Single Ru Atoms, Advanced Functional Materials, 2024. https://doi.org/10.1002/adfm.202417034

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