Conversion of bimetallic MOF to Ru-doped Cu electrocatalysts for efficient hydrogen evolution in alkaline media

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作者
Mengya Yang,Long Jiao,Huilong Dong,Liujiang Zhou,Changqing Teng,Dongming Yan,Tian‐Nan Ye,Xiaoxin Chen,Yi Liu,Hai‐Long Jiang
出处
期刊:Science Bulletin [Elsevier BV]
卷期号:66 (3): 257-264 被引量:107
标识
DOI:10.1016/j.scib.2020.06.036
摘要

The rational design and construction of inexpensive and highly active electrocatalysts for hydrogen evolution reaction (HER) is of great importance for water splitting. Herein, we develop a facile approach for preparation of porous carbon-confined Ru-doped Cu nanoparticles (denoted as Ru-Cu@C) by direct pyrolysis of the Ru-exchanged Cu-BTC metal-organic framework. When served as the electrocatalyst for HER, strikingly, the obtained Ru-Cu@C catalyst exhibits an ultralow overpotential (only 20 mV at 10 mA cm-2) with a small Tafel slope of 37 mV dec-1 in alkaline electrolyte. The excellent performance is comparable or even superior to that of commercial Pt/C catalyst. Density functional theory (DFT) calculations confirm that introducing Ru atoms into Cu nanocrystals can significantly alter the desorption of H2 to achieve a close-to-zero hydrogen adsorption energy and thereby boost the HER process. This strategy gives a fresh impetus to explore low-cost and high-performance catalysts for HER in alkaline media.
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