Отсутствие недорогих экономичных катализаторов для выделения водорода на основе Pt и low-Pt является основным фактором коммерческого применения электролиза водорода в течение десятилетий. В настоящее время существуют трудности: отсутствие одновременного растворения внутренней активности катализатора, плотности активного центра, проводимости и Стратегия проблем стабильности. Катализаторы с низким / не-Pt могут достичь истинного применения в катализе HER только тогда, когда одновременно учитываются электронная проводимость, плотность активного сайта, внутренняя активность и проблемы стабильности.
В последнее время Xing Wei, научный сотрудник Института прикладной химии Чанчунь, Китайской академии наук, в сочетании с Шанхайским источником света и Юго-Восточным университетом для совместного решения системы выделения водорода MoS2, инициировал спонтанный метод легирования легированием молибдена дисульфидом (MoS2) с низким количеством атомов палладия. Инертная поверхность имеет недорогостоящий высокоэффективный стабильный каталитический материал HER. Применения Pd заменяют участок Mo, одновременно вводят вакансии серы и индуцируют фазовый переход MoS2 с образованием стабильной структуры 1Т. Теоретические расчеты показывают, что он расположен рядом с местом палладия. Атом серы демонстрирует низкую энергию адсорбции водорода (ΔGH = -0,02 эВ). Конечный MoS2, легированный только 1 мас.% Палладием, обладает сверхпотенциальным перенапряжением (сверхпотенциал, соответствующий 10 мА · см-2, составляет только 78 мВ) и высокий. Плотность тока (805 мкА · см-2) обменивается и имеет хорошую стабильность, что позволяет заменить коммерческий Pt / C. В настоящее время катализатор имеет самые высокие показатели HER в материалах на основе MoS2, легированных гетероатом, о которых сообщалось в литературе. Разработка была опубликована в Nature-Communication на тему «Химическая активация MoS2 через спонтанное взаимодействие между атомарным палладием и межфазным легированием в направлении эффективной эволюции водорода» (Nature Communications, 2018, 1, 9 , 2120).
В терминах низких катализаторов Pt исследовательская группа недавно изучала поверхностные Pt-обогащенные наночастицы PtRu, в которых PtRu частично внедрялась в поверхность углеродных сфер с образованием высокоэффективного катализатора эволюции водорода. Используя полимеризацию, оптимизируя время добавления предшественника (оптимальное 6h) Сплав PtRu (PtRu @ RFCS-6h), частично встроенный в углеродные сферы фенольной смолы, Pt предпочтительно осаждается на поверхности сплава PtRu в атмосфере с высокой температурой восстановления с образованием нанокластеров Pt с меньшим размером частиц. Эксперименты показывают, что PtRu @ RFCS-6h катализатор HER перепотенциал в системе 0,5MH2SO4 (19,7 мВ и 43,1 мВ соответственно при плотности тока 10 и 100 мА · см-2), TOF (4,03H2s-1), наклон Тафеля (27,2 мВдек-1) и стабильность лучше, чем коммерческие катализаторы Pt / C. Результаты показывают, что нанокластеры Pt следа, обогащенные поверхностью сплава PtRu, могут быть эффективно уменьшены. Энергия адсорбции H выгодна для диссоциации гидратированных протонов. Кроме того, процесс получения катализатора прост, загрузка драгоценного металла Pt на 99,9% меньше, чем у коммерческого катализатора Pt / C, а стоимость составляет всего 2% от коммерческого катализатора Pt / C, который является альтернативным коммерческим Pt. / C предлагает возможность Результаты опубликованы в «Energy & Environmental Science» под названием «Улучшенные электрокаталитические характеристики для реакции выделения водорода через поверхностное обогащение платинового нанокластерного легирования рутением in-situ, встроенным в углерод» (Energy & Environmental Science, 2018, 5, 11, 1232-1239).
Механизм спонтанного легирования Pd MoS2
Структура и свойства синтезированного катализатора Pt с низкой загрузкой
