【背景介紹】

       電催化裂解水/海水作為一種有效地制氫方法近年來受到了廣泛的關注。目前，鉑基電催化劑因其合適的氫吸附自由能和優異的產氫活性被認為是高效的產氫電催化劑。然而，鉑基電催化劑的稀缺性限制了其工業化的應用。研究表明在堿性溶液中進行電催化海水分解時，電位低于 1.72 VRHE 可以有效的降低析氯反應（CER）的發生。因此，開發一種高效穩定的堿性水/海水電催化劑十分重要。

【內容簡介】

        日前，中國海洋大學化學化工學院海洋化學理論與工程技術教育部重點實驗室的孟祥超教授課題組在JMCA上發表了題為“Ultrafast carbothermal shocking fabrication of cation vacancy-rich Mo doped Ru nanoparticles on carbon nanotubes for high-performance water/seawater electrolysis”的研究文章, 作者通過快速碳熱沖擊的方法在碳納米管上合成了富含陽離子空位的Mo摻雜的Ru納米顆粒（Mo-Ru/CNTs）電催化劑。與管式爐加熱方法不同，快速碳熱沖擊的方法可以形成豐富的晶格紊亂、大量的Ru空位。理論計算表明，Ru空位和Mo的摻雜可以調節Ru納米顆粒Ru-Ru鍵，優化d軌道電子結構，進而優化H*的吸附。此外，CNT 還能保護Ru位點，提高電催化產氫過程的中的穩定性。總之，制備的Mo-Ru/CNTs電催化劑在堿性水和海水中都表現出了優異的HER活性。同時，在全水解測試過程中，Mo-Ru/CNTs 在10 mA cm-2的電壓下只需1.52 V。總之，該研究為制備用于高活性的HER電催化劑提供了新方法。

【圖文速覽】

圖1 Mo-Ru/CNTs的合成示意圖.

圖 2快速碳熱沖擊（a, c, e, g）和管式爐加熱(b, d, f, h)合成催化劑的TEM和HRTEM圖.

圖3 XPS 圖：(a) Ru 3p, (b) Mo 3d, (c) C 1s. (d-f) 晶體結構圖. (g) DOS. (h，i) d 帶中心

圖4 (a) HER 曲線. (b) Tafel 斜率. (c) HER 曲線. (d) Tafel 斜率. (e) 性能對比圖.（f）阻抗. (g) 穩定性曲線. （h）性能對比圖.

圖 5 (a) 差分電荷. (b, c) DOS. (d-j) 氫吸附自由能.

圖 6 電堆測試.

【作者簡介】

孟祥超，男，中國海洋大學化學化工學院教授、博士生導師。本科畢業于中國海洋大學，碩士和博士畢業于加拿大渥太華大學。之后，作為兼職助理教授在加拿大渥太華大學任教，以博士后的身份在加拿大滑鐵盧大學從事研究工作。2019年全職加入中國海洋大學。主要研究方向：光電催化裂解海水制氫；光催化/電催化CO2還原、固氮及新型光電催化反應器設計及開發。在光電催化領域發表學術論文60余篇。課題組網站：https://www.x-mol.com/groups/Meng_Xiangchao。