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設計析氫反應（HER）電催化劑以促進其緩慢的吸附動力學，是可持續(xù)電解水生產(chǎn)綠色氫氣的關鍵?；诖耍?strong>浙江大學侯陽教授，紐約州立大學布法羅分校武剛教授（共同通訊作者）等人報道了一種高性能Ru催化劑（NS-Ru@NiHO/Ni₅P₄），由具有相鄰單原子Ru（Ru SAs）位點的原子層狀Ru納米團簇（Ru NCs）組成，該催化劑可以通過橋接Ru-H活化策略動力學加速HER。

為了研究Ru NCs和SAs在NS-Ru@NiHO/Ni₅P₄中協(xié)同效應的優(yōu)點，本文通過DFT計算模擬了堿性介質中經(jīng)典的Volmer-Heyrovsky/Tafel HER過程。計算結果表明，NS-Ru@NiHO/Ni₅P₄中的橋接Ru-H過渡態(tài)（SA-O-H-NC）的活化能壘明顯低于其他可能的中間構型，這意味著水解離過程的橋接Ru-H在熱力學上是更有利的。本文進一步比較了不同基本步驟的能壘，NS-Ru@NiHO/Ni₅P₄的Heyrovsky路徑能壘較低，是更優(yōu)勢的反應路徑。

在上述分析的基礎上，本文提出了NS-Ru@NiHO/Ni₅P₄的催化HER路徑。水分子首先被吸附在Ru SAs附近，隨后形成橋接Ru-H中間體（SA-O-H-NC）。隨著水解離過程的發(fā)生，橋接的H原子被附近的原子層狀Ru NCs錨定，OH^–擴散到電解質中。同時，另一個水分子被Ru SAs吸附并通過NCs和SAs之間的協(xié)同作用解離。最后，H₂分子形成并從NCs活性位點逸出。

Kinetically Accelerating Elementary Steps via Bridged Ru-H State for the Hydrogen-Evolution in Anion-Exchange Membrane Electrolyzer. Adv. Funct. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adfm.202212321.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202212321.

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?侯陽/武剛AFM：通過橋接Ru-H動力學加速陰離子交換膜電解槽中析氫的基本步驟

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