表麵重構高效全水解合理構建非晶異質界麵可以有效提高析氫反應(HER)和析氧反應(OER)的活性和穩定性。本文采用氧化法製備了RuO2/Co3O4 (RCO)非晶異質界麵。非常佳RCO-10的HER過電位為(wei) 57和231 mV, OER過電位為(wei) 1...
表麵重構高效全水解
合理構建非晶異質界麵可以有效提高析氫反應(HER)和析氧反應(OER)的活性和穩定性。本文采用氧化法製備了RuO2/Co3O4 (RCO)非晶異質界麵。非常佳RCO-10的HER過電位為(wei) 57和231 mV, OER過電位為(wei) 10 mA cm−2。實驗表征和密度泛函理論(DFT)結果表明，優(you) 化後的電子結構和表麵重構使RCO-10具有優(you) 異的催化活性。DFT結果表明，電子通過非晶異質界麵從(cong) RuO2向Co3O4轉移，實現了電子再分配，使d帶中心向上移動，優(you) 化了氫反應中間體(ti) 的吸附自由能。此外，重構的Ru/Co(OH)2在HER過程中具有較低的氫吸附自由能，從(cong) 而提高了HER活性。在OER過程中重構的RuO2/CoOOH具有較低的基元反應能壘(O*→*OOH)，提高了OER活性。此外，RCO-10隻需要1.50 V來驅動10 mA cm−2，並在200 h內(nei) 保持穩定以進行全水解。同時，RCO-10在0.5 M NaCl的堿性溶液中表現出48 h的穩定性。非晶異質界麵可能為(wei) 高效穩定催化劑的設計帶來新的突破。
綜上所述，本文提出了一種製備具有非晶異質界麵的RuO2/Co3O4 (RCO)催化劑的簡易氧化方法。與(yu) 具有晶-晶異質界麵的催化劑不同，這種獨特的非晶異質界麵具有更靈活的電子結構和豐(feng) 富的缺陷，可以顯著優(you) 化催化劑的電催化性能。因此，與(yu) 其他催化劑相比，非常佳RCO-10具有過電位低、析氫反應(HER)和析氧反應(OER)穩定性高的特點。RCO-10隻需要1.50 V來驅動10 mA cm−2進行全水解。這種優(you) 異的催化性能歸功於(yu) 優(you) 化的電子結構和表麵重構。這項工作為(wei) 製備其他具有非晶異質界麵的高性能過渡金屬氧化物催化劑提供了一種有希望的策略，用於(yu) 高效的整體(ti) 水分解。
原子級界麵催化劑是指那些在催化反應中，活性組分在界麵處以原子尺度分散或作用的催化劑。這種催化劑的設計和利用，主要目的是最大化催化劑的活性，提高催化效率，降低反應活化能，從(cong) 而實現更高效、更環保的化學反應過程。
在原子級界麵催化劑中，活性組分通常以單個(ge) 原子或極小團簇的形式存在於(yu) 催化劑的表麵或界麵處。這種高度的分散性使得催化劑具有極高的原子利用率，可以極大地提高催化活性。同時，原子級界麵催化劑的設計還可以調控催化劑的電子結構和表麵性質，從(cong) 而優(you) 化催化性能。
原子級界麵催化劑的製備通常需要借助先進的納米技術和表麵科學手段，如原子層沉積（ALD）、分子束外延（MBE）等。這些技術可以精確控製催化劑的組成、結構和形貌，從(cong) 而實現原子尺度的設計和調控。
原子級界麵催化劑在能源轉換和存儲(chu) 、環境治理、有機合成等領域具有廣泛的應用前景。例如，在燃料電池和電解水產(chan) 氫領域，原子級界麵催化劑可以提高氫氣的生成速率和效率，降低能耗和成本；在環境治理方麵，原子級界麵催化劑可以用於(yu) 高效降解有機汙染物和催化轉化溫室氣體(ti) 等。
總的來說，原子級界麵催化劑是一種高效、環保的新型催化劑，具有廣闊的應用前景和重要的科學價(jia) 值。隨著納米技術和表麵科學的不斷發展，原子級界麵催化劑的設計和製備將會(hui) 更加精確和高效，為(wei) 實現綠色、可持續的化學工業(ye) 發展提供有力支持（來源公眾(zhong) 號：納米結構材料）。
