[00328032]利用新型介孔二氧化钛晶体的钌原子单分散以及电化学高效析氢

一种独特的仿生矿化刻蚀法，合成钌原子单分散的介孔单晶TiO ₂ ，析氢性能极其优异。

高分辨透射电子显微镜与元素面扫描测试结果表明，单个钌原子的均匀分散在具有介孔结构的TiO ₂ 晶体中。结合X射线光电子能谱与电子顺磁共振测试结果，首次证实，钌表现出异常的 5高价态而非 4价，而晶格中的部分钛原子接收来自钌的电子形成Ti ³ 。在0.1 M KOH电解液中，Ru-TiO ₂ 的起始过电势仅为82 mV，通过铝还原调节样品的电子结构，其析氢性能得到了进一步的加强，起始过电势降低至45 mV，10 mA/cm ² 的电流密度下过电势仅为150 mV。通过第一性原理的密度泛函计算证明，Ru ⁵ 与Ti ³ 协同作用降低了氢吸附能，使得其与氢吸附火山顶更为接近，从而获得优异的电化学析氢性能。