電解水制氫是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)氫經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)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(dòng)實(shí)現(xiàn)清潔、快速、集中地生產(chǎn)高純度的氫氣，從而實(shí)現(xiàn)將時(shí)間、空間分布不均勻的可再生能源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的化學(xué)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(jià)、高性能的析氫和析氧催化劑是促進(jìn)電解水系統(tǒng)大規(guī)模化應(yīng)用的基礎(chǔ)。

 

　　在中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（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(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王瑞虎和南方科技大學(xué)教授梁永曄合作，報(bào)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(shí)現(xiàn)了在堿性1 M KOH電解質(zhì)中僅需約50、140 mV的過電勢(shì)便可分別驅(qū)動(dòng)10, 100 mA cm-2的電流密度。結(jié)合理論計(jì)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(jìn)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(jìn)Ru-MoS2中基平面活性位點(diǎn)的有效暴露及催化過程中的快速電荷輸運(yùn)。該工作中報(bào)道的多級(jí)結(jié)構(gòu)工程策略將對(duì)開發(fā)高性價(jià)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(jìn)科學(xué)》 (Adv. Sci. 2019, 6, 1900090)。

 

　　此前，該團(tuán)隊(duì)以發(fā)展高性能Mo基析氫電催化劑為目標(biāo)，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)。