【做计算 找华算】
理论计算助攻顶刊，10000+成功案例，全职海归技术团队、正版商业软件版权！
寻找一种安培级电流密度下碱性析氢反应（HER）的活性强的非Pt基催化剂，对于新型的阴离子交换膜（AEM）电解水具有重要意义，但具有挑战性。基于此，
湖南大学黄宏文教授和南京大学胡征教授（共同通讯作者）等人
报道了一种纳米锥组装的Ru
3
Ni（NA-Ru
3
Ni）催化剂，在电流密度为1000 mA cm
-2
时表现出168 mV的低过电位，在100 mV时表现出26.5 s
-1
的高周转频率，而Ru
3
Ni负载仅为0.08 mg cm
-2
。此外，该催化剂在60 ℃的实际AEM电解槽中可在1000 mA cm
-2
下稳定工作2000 h，表现出了已报道的最佳的综合性能。
通过DFT计算，研究了增强的局域电场和浓缩的K
+
离子在调节碱性HER途径的能量势垒中的作用，即水解离的Volmer步骤和H
2
生成的Tafel步骤。在Ru
3
Ni(0001)表面分别构建了一层不含K
+
（No K
+
）和1/12单分子层的水分子，以探讨K
+
阳离子的影响。此外，还模拟了水分子层中带一个负电荷但不含K
+
的Ru
3
Ni(0001)表面，以说明电场的影响。
在三种不同模型下碱性HER的吉布斯自由能（ΔG）图，展示了对应的水解离能垒（ΔG
W
）和氢吸附自由能（ΔG
H*
）。结果表明，在三个模型中，ΔG
W
比ΔG
H*
大得多，表明水解离生成H*的过程是速率决定步骤。对于水解离，界面水化K
+
离子在促进水解离过程中起主导作用，进而加速HER动力学。因此，这些结果很好地支持了NA-Ru
3
Ni极大提高了碱性HER活性。
Engineering a Local Potassium Cation Concentrated Microenvironment toward Ampere-Level Current Density Hydrogen Evolution Reaction.
Energy Environ. Sci.,
2022
, DOI: 10.1039/D2EE02836K.
https://doi.org/10.1039/D2EE02836K.
【做计算 找华算】
华算科技专注理论计算服务、正版商业软件版权、全职海归计算团队，10000+成功案例！
用户研究成果已发表在Nature Catalysis、JACS、Angew.、AM、AEM、AFM、EES等国际顶级期刊。
