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      在質子交換膜（PEM）水電解技術中，開發(fā)用于酸性電解質中氫釋放反應（HER）的高效粉末催化劑對于氫的產(chǎn)生具有重要意義。在本文中，我們展示了基于石墨烯負載碲化釕納米顆粒（RuTe₂/Gr）在酸性介質中用于HER的有效催化。可以通過簡便的微波輻射/熱退火方法輕松制備催化劑，并且發(fā)現(xiàn)正交晶狀的RuTe₂晶體錨固在石墨烯表面上。RuTe₂晶體和石墨烯載體的像差校正透射電子顯微鏡圖像證明了缺陷結構。當負載在惰性玻碳電極上時，該催化劑需要72 mV的超電勢便能驅動10 mA cm^-2的電流密度。還觀察到在酸性介質中極好的催化穩(wěn)定性。在RuTe₂/Gr催化劑上，Tafel斜率為33 mV dec^-1，與Pt/C催化劑相似，表明了Volmer-Tafel機理。RuTe₂/Gr的高催化性能歸因于其在石墨烯表面的高分散性、高電導率和低電荷轉移阻力。該粉末催化劑由于其低成本和高穩(wěn)定性而在PEM水電解技術中具有潛在的應用。
 
Figure 1. RuTe₂/Gr樣品的（a）TEM圖像、（b）高分辨率圖像、（c-d）像差校正的透射電子顯微鏡圖像、（e）EDS相應的元素含量，以及（f）XRD圖案。
 

Figure 2. （a）通過在0.5 M H₂SO₄溶液（紅外校正）中的石墨烯、RuTe₂/Gr、Ru/C、Te和Pt/C催化劑的玻碳電極幾何面積歸一化的HER極化曲線。（b）HER極化曲線。（c）Tafel圖。（d）在80 mV電位下的奈奎斯特圖（vs. RHE）；（e）電容電流與掃描速率的線性關系圖。（f）TOF值。
 

Figure 3. （a）在0.5 M H₂SO₄溶液中，在1000 CV循環(huán)之前和之后的HER極化曲線以及在-0.072 V vs. RHE的固定電勢下的計時電流法曲線。（b）在0.5 M H₂SO₄溶液中的計時電流法測試期間，RuTe₂/Gr的制氫效率。
 

Figure 4. （a-b）HER測試后的TEM圖像，RuTe₂/Gr催化劑在HER測試之前和之后的高分辨率XPS光譜：（c）Ru 3p，（d）Te 3d。
 
     相關研究成果于2020年由揚州大學Ligang Feng課題組，發(fā)表在Chem. Asian J.（doi.org/10.1002/asia.202000734）上。原文：An Efficient RuTe₂/Graphene Catalyst for Electrochemical Hydrogen Evolution Reaction in Acid Electrolyte。

摘自《石墨烯雜志》公眾號：