電解水制氫是實現(xiàn)可持續(xù)氫經(jīng)濟的一項重要能源技術(shù)。它能夠由多種可再生能源轉(zhuǎn)變的電能驅(qū)動實現(xiàn)清潔、快速、集中地生產(chǎn)高純度的氫氣，從而實現(xiàn)將時間、空間分布不均勻的可再生能源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的化學能。電催化劑是提高電解水系統(tǒng)能源效率的關(guān)鍵部分。開發(fā)廉價、高性能的析氫和析氧催化劑是促進電解水系統(tǒng)大規(guī)模化應(yīng)用的基礎(chǔ)。

 

　　在中國科學院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（XDB20000000）的資助下，中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學國家重點實驗室研究員王瑞虎和南方科技大學教授梁永曄合作，報道了一種碳納米管與釕摻雜二硫化鉬的核殼結(jié)構(gòu)析氫電催化劑，實現(xiàn)了在堿性1 M KOH電解質(zhì)中僅需約50、140 mV的過電勢便可分別驅(qū)動10, 100 mA cm-2的電流密度。結(jié)合理論計算表明，Ru原子能夠取代MoS2晶格中Mo原子位置，并能夠影響其鄰近基平面S原子的電子結(jié)構(gòu)性能，從而促使這些基平面S原子作為活性中心促進水分子的解離及氫原子的吸附/解吸產(chǎn)生氫氣。此外，該材料的核殼結(jié)構(gòu)有利于促進Ru-MoS2中基平面活性位點的有效暴露及催化過程中的快速電荷輸運。該工作中報道的多級結(jié)構(gòu)工程策略將對開發(fā)高性價比的層狀過渡金屬二硫化物電催化劑提供新的思路。上述工作發(fā)表于《先進科學》 (Adv. Sci. 2019, 6, 1900090)。

 

　　此前，該團隊以發(fā)展高性能Mo基析氫電催化劑為目標，先后開發(fā)了具有優(yōu)異析氫催化活性及穩(wěn)定性的MoP/CNT (Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1706523) 復(fù)合催化劑及自支撐MoP納米線陣列型催化劑電極(Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1804600)。