Ny nanoreaktor øger ydeevnen af ​​elektrokemisk hydrogenudviklingsreaktion

Præcis regulering af de elektroniske strukturer af metalaktive arter er yderst ønskeligt til elektrokatalyse. Kulstofbaserede substrater med en inert overflade giver svag metal-understøttelse interaktion og er således ude af stand til at modulere deres elektroniske strukturer effektivt.

For nylig, en gruppe ledet af prof. Liu Jian fra Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) under det kinesiske videnskabsakademi, i samarbejde med prof. Zhou Si fra Dalian University of Technology og prof. Liang Ji fra Tianjin University, brugte enkelte atomer til at modificere kulstofsubstratet for at forbedre interaktionen mellem substrat og understøttede metalnanopartikler. Metoden kunne præcist skræddersy de elektroniske strukturer af metalnanopartikler.

Denne undersøgelse blev offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition den 8. maj.

Forskerne spredte enkelte Co-atomer på kulstofsubstrat for at forbedre interaktionen mellem substrat og ruthenium (Ru) nanoreaktoren, som muliggjorde fjernregulering af de elektroniske tilstande af Ru nanopartikler, og derved afstemme deres elektrokatalytiske aktivitet.

De tog hydrogenudviklingsreaktion (HER) som en modelreaktion, den kobolt-enkeltatom-doterede carbon-understøttede Ru-nanoreaktor viste ultrahøj katalytisk aktivitet og stabilitet.

Teoretiske beregninger viste, at dekoration af iltholdig grafen med enkelte metalatomer inducerede elektronomfordeling på kulstofoverfladen. Kulstofatomerne omkring de enkelte atomer var elektronmangel, som forbedrede elektronoverførslen fra Ru nanopartikler til kulstofsubstratet, og derved optimeret bindingsevnen af ​​Ru nanoreactor og dens HER ydeevne.

"Dette arbejde realiserer den effektive produktion af grønt brint ved hjælp af ikke-Pt-elektrokatalysatorer og giver en ny strategi til at styre den katalytiske adfærd af kulstofunderstøttede metalnanokatalysatorer på en mere fleksibel og ikke-destruktiv måde, " sagt af prof. Liu.