钌锌贵金属催化剂领域的新概念
时间：2020-04-11 作者：91再生 来源：91再生网
相对于便宜的钌金属，根据密度泛函理论计算显示其类似铂的金属-氢键强度，也就是说应用钌作为贵金属催化剂核心代替价格高昂的铂金属，将有助于在催化活性几乎不变的前提下降低催化剂成本。
然而，目前对于钌催化剂的研究鲜有报道。如果能将制备出与铂基催化剂催化析氢反应活性相当的钌基催化剂，将有助于制氢产业的成本降低，从而推动上下游产业的低成本化。
单原子催化是多相催化领域的新概念，其原子分散的均一活性位不仅可使金属原子利用率达到最大，同时有可能架起多相催化与匀相催化之间的桥梁。
在单原子催化剂上，载体在优化局部几何和电子结构方面起着很强的相互作用。迄今为止，在固定金属原子位点材料上主要限于氧化物和碳基材料。
但是，金属氧化物通常表现出较差的导电性和耐腐蚀性。另外，碳基质材料在电化学测试中碳容易被氧化。
近日，iChEM研究人员、中国科学技术大学吴宇恩教授团队与华东理工大学段学志副教授课题组合作，基于新的非碳氮化磷纳米管载体，采用传统的共还原方法，在磷空位上合成了四氮配位的钌单原子。
在0.5M硫酸析氢测试中，该贵金属催化剂在电流密度为10mA/cm2下所需的过电位仅为24mV，同时其塔菲尔斜率为38mV/dec，更为重要的是，该单原子催化剂展现出极高的TOF值，远远优于钌单原子在其他的载体（氮化碳，多孔碳）。
同时，密度泛函理论计算数据证实在氮化锂载体上的钌单原子，其氢吸附能相对于其他载体更接近于铂的氢吸附能，从而导致该催化剂在氢的吸附-解吸行为促进整体性能提高。
该工作在为单原子催化剂载体设计上提供新的思路，同时显示了钌单原子在酸性析氢反应中展现出优异的反应活性以及稳定性。
