非碳載體氮化磷納米管穩定釕單原子催化劑應用於酸性析氫

據能源材料化學協同創新中心網站報道:迄今為止，鉑基化合物是被認為是在酸性下最有效的氫析出催化劑。然而，Pt的稀缺性和高成本極大地限製了它的工業應用。相對於便宜的釕金屬，根據密度泛函理論計算顯示其類似鉑的金屬-qingjianqiangdu，raner
，muqianduiyuliaocuihuajideyanjiuxianyoubaodao。zhongsuozhouzhi，zaidanyuanzicuihuajishang，zaitizaiyouhuajubujihehedianzijiegoufangmianqizhehenqiangdexianghuzuoyong。qijinweizhi，zaigudingjinshuyuanziweidiancailiaoshangzhuyaoxianyuyanghuawuhetanjicailiao。danshi，jinshuyanghuawutongchangbiaoxianchujiaochadedaodianxinghenaifushixing。lingwai，tanjizhicailiaozaidianhuaxueceshizhongtanrongyibeiyanghua。

近日
，iChEM研究人員、中國科學技術大學吳宇恩教授團隊（通訊作者）與yu華hua東dong理li工gong大da學xue段duan學xue誌zhi副fu教jiao授shou理li論lun課ke題ti組zu合he作zuo，基ji於yu新xin的de非fei碳tan氮dan化hua磷lin納na米mi管guan載zai體ti，采cai用yong傳chuan統tong的de共gong還hai原yuan方fang法fa，在zai磷lin空kong位wei上shang合he成cheng了le四si氮dan配pei位wei的de釕liao單dan原yuan子zi。在zai0.5M硫酸析氫測試中，該催化劑在電流密度為10mA/cm2下所需的過電位僅為24mV，同時其塔菲爾斜率為38mV/dec，更為重要的是，該單原子催化劑展現出極高的TOF值
，遠遠優於釕單原子在其他的載體（氮化碳
，多孔碳）。同(tong)時(shi)，密(mi)度(du)泛(fan)函(han)理(li)論(lun)計(ji)算(suan)數(shu)據(ju)證(zheng)實(shi)在(zai)氮(dan)化(hua)鋰(li)載(zai)體(ti)上(shang)的(de)釕(liao)單(dan)原(yuan)子(zi)，其(qi)氫(qing)吸(xi)附(fu)能(neng)相(xiang)對(dui)於(yu)其(qi)他(ta)載(zai)體(ti)更(geng)接(jie)近(jin)於(yu)鉑(bo)的(de)氫(qing)吸(xi)附(fu)能(neng)，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)該(gai)催(cui)化(hua)劑(ji)在(zai)氫(qing)的(de)吸(xi)附(fu)-解吸行為促進整體性能提高。

基於氮化磷載體上合成釕單原子示意圖

gaigongzuozaiweidanyuanzicuihuajizaitishejishangtigongxindesilu，tongshixianshileliaodanyuanzizaisuanxingxiqingfanyingzhongzhanxianchuyouyidefanyinghuoxingyijiwendingxing。xiangguangongzuoyi“Efficient and Robust Hydrogen Evolution: Phosphorus Nitride Imide Nanotubes as Supports for Anchoring Single Ruthenium Sites”為題，發表於Angew. Chem. Int. Ed. (201804854，DOI: 10.1002/anie.201804854)上。

研究工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金的資助。在實驗上，北京光源，上海光源以及合肥光源在同步輻射的測試上給予大力幫助。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.201804854

作者簡介：

吳宇恩

，中國科學技術大學化學係教授，2009和2014年在清華大學化學係分別獲得學士和博士學位，師從李亞棟教授
，2015年獲得基金委優秀青年基金，2017年獲國家重點研發計劃納米專項青年項目資助並任首席, 2018年獲得中組部青年拔尖人才資助。近5年來，以第一/通訊作者發表學術論文30餘篇，包括Nature Catalysis 1篇（已接收）

、Chem. Soc. Rev. 1篇
、Nature Commun. 2篇
、J. Am. Chem. Soc. 7篇、Angew. Chem. Int. Ed. 8篇，Adv. Mater 1篇等
，論文共計SCI引用2500餘次。擔任國際重要期刊Science Bulletin 副主編，Science China Materials編委。

近年來，專注於金屬單原子、團簇催化劑的合成方法學研究，並將催化劑應用於以燃料電池相關的小分子活化反應研究。研究方向：

（1）燃料電池技術
，單電池及小型電堆組裝。

（2）納米催化劑、太陽能光催化、電催化


、多相催化。

（3）氣體檢測器及生物傳感器，麵向氣體小分子


、生物標誌物的檢測