忻获麟/刘熙俊Science Advances：Ru-Ni双原子位点高效碱性HOR

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碱性氢氧化反应（ HOR ）的缓慢动力学严重限制了阴离子交换膜燃料电池的发展。

近日， 加州大学尔湾分校忻获麟教授，广西大学刘熙俊 通过理论和实验相结合的方法开发了一种针对最佳 HOR 催化剂的设计策略，并通过原位技术加深了对 HOR 反应机理的理解。

本文要点

要点 1.  研究人员首先通过密度泛函理论（ DFT ）计算预测出在筛选的单原子和双原子中心体系中， Ru-Ni 双原子位点具有最佳的 HOR 催化活性。在理论预测的基础上，采用溶解碳化法合成了掺氮多孔碳负载的 Ru-Ni 双原子位点催化剂（ RuNi/NC ）。

要点2 .  实验结果表明，具有 Ru-Ni 双原子位点的 RuNi/NC 催化剂在碱性电解液中表现出良好的电催化 HOR 活性，在 50 mV 过电位下的质量比动力学电流密度为 132.6±3.3 mA mg _RuNi ⁻¹ ，交换电流密度为 2.69±0.0 6 mA cm ⁻² ，优于单原子中心催化剂和大多数碱性 HOR 催化剂。此外，该催化剂还表现出良好的抗 CO 能力和 HOR 稳定性。

要点3 .  SECM 研究表明， RuNi/NC 的优异电化学活性源于 Ru-Ni 双原子中心。 DFT 计算和原位 X 射线吸收光谱研究进一步揭示了 Ru 和 Ni 在 HOR 过程中促进分子 H ₂ 解离和加强 OH 吸附的协同作用。

Lili Han, et al, Design of Ru-Ni diatomic sites for efficient alkaline hydrogen oxidation, Sci. Adv.,2022

DOI: 10.1126/sciadv.abm3779

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm3779

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