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​杨年俊/童希立AFM：Co掺杂Rh电催化剂高效制氢

时间：2022-11-16 来源： 浏览：

​杨年俊/童希立AFM：Co掺杂Rh电催化剂高效制氢

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在电化学整体水分解中高效制氢，需要用于析氢反应（HER）和快速氧化反应的高性能电催化剂，以取代缓慢的析氧反应（OER）。
基于此， 德国锡根大学杨年俊教授和中科院山西煤炭化学研究所童希立副研究员（共同通讯作者）等人 报道了使用钴（Co）纳米片作为桥，在炭黑上生长Co掺杂的Rh纳米颗粒（Co-Rh 2 ）。
Co-Rh 2 用于碱性介质中的甲醇氧化反应（MOR）时，在电流密度为10 mA cm -2 时表现出低至2 mV的过电位，质量活性高达889 mA mg -1 。
DFT计算，揭示了Co掺杂和未掺杂Rh纳米颗粒上的HER和MOR机制。当Co原子位于由112个Rh原子和4个Co原子组成的纳米团簇模型（Rh 112 Co 4 ）的子层时，结构最稳定。
通过态密度（DOS）看出，Co掺杂Rh纳米颗粒的 d -带中心为-1.15 eV，比未掺杂Rh纳米粒子的（-1.11 eV）更负。在Co掺杂Rh中，随着Co掺杂含量的增加， d -带中心仅表现出不显著的负移。
对于HER性能，作者计算了Rh和Co掺杂Rh（Rh 112 Co 4 ）电催化剂上吸附氢的吉布斯自由能（∆G H* ）。
Rh 112 Co 4 纳米颗粒的∆G H* 值（-0.286 eV）与未掺杂Rh纳米粒子的∆G H* 值（-0.283 eV）接近，表明Co掺杂对整个纳米颗粒电子结构的改变太弱，不能被视为提高催化活性的关键因素。
在Volmer步骤中，Rh 112 Co 4 纳米颗粒比未掺杂的Rh纳米颗粒表现出更低的激活势垒。因此，Co掺杂Rh纳米颗粒的水解离活性增强是由于Co掺杂促进了水的吸附和解离，稳定了关键反应的过渡状态。
Coupling Methanol Oxidation with Hydrogen Evolution on Bifunctional Co-Doped Rh Electrocatalyst for Efficient Hydrogen Generation. Adv. Funct. Mater., 2022 , DOI: 10.1002/adfm.202209134.
https://doi.org/10.1002/adfm.202209134.
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