武汉理工大学材料学院木士春

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武汉理工大学的木士春教授等人以超薄氮掺杂碳层（NC）包覆的硒化钌（RuSe2@NC）作为理论模型，对活性原子 Ru 进行了二重电子结构调控。研究发现，通过将氮掺杂碳（NC）层中具有更多电负性的局部 N 原子作为一个额外的电子供体，可以将部分电子转移到活性的 Ru 原子，以平衡其在 RuSe2 中的电子缺位，而且 Se 原子作为主要的电子受体，还可从 Ru 原子获得过多的电子。因此，NC 耦合层对 RuSe2 的二次电子调制增强了 RuSe2 在 Ru 位点上的 H*吸附和水解离，使其在碱性 HER 中达到最高活性。这使得与纯 RuSe2 相相比，所构筑的 RuSe2@NC 在转换频率(TOF)上展现出了两倍的增强，从而有力地提高了催化剂的 HER 活性。在 10mA/cm2 电流密度下，HER 过电位从 57mV 降低到 30mV。此外，形成的超薄 NC 层不仅通过空间限制作用限制了 RuSe2 晶体的生长，加速了分子扩散和电荷转移过程，而且还避免了 RuSe2 过快的电化学氧化，促进了催化剂的长期稳定性。本项研究提出的二重电子结构优化策略将为制备高效的催化剂提供科学指导。

        该成果以" Duetting Electronic Structure Optimization Enables More Moderate H* Adsorption and Water Dissociation for Hydrogen Evolution Reaction in Alkaline Media "为题，发表于 Journal of Materials Chemistry A 。武汉理工大学材料学院研究生陈钉、陆瑞虎、姚有弢为本文第一作者，木士春教授、唐浩林教授、寇宗魁教授为本文通讯作者。