Activating and Identifying the Active Site of RuS2 for Alkaline Hydrogen Oxidation Electrocatalysis

电催化剂 燃料电池 化学 无机化学 催化作用 化学工程 电化学 电极 工程类 生物化学 有机化学 物理化学
作者
Chaoyi Yang,Jianchao Yue,Guangqin Wang,Wei Luo
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (17): e202401453-e202401453 被引量:44
标识
DOI:10.1002/anie.202401453
摘要

Abstract Searching for highly efficient and economical electrocatalysts for alkaline hydrogen oxidation reaction (HOR) is crucial for the development of alkaline polymer membrane fuel cells. Here, we report a valid strategy to active pyrite‐type RuS 2 for alkaline HOR electrocatalysis by introducing sulfur vacancies. The obtained S‐vacancies modified RuS 2−x exhibits outperformed HOR activity with a current density of 0.676 mA cm −2 and mass activity of 1.43 mA μg −1 , which are 15‐fold and 40‐fold improvement than those of Ru catalyst. In situ Raman spectra demonstrate the formation of S−H bond during the HOR process, identifying the S atom of RuS 2−x is the real active site for HOR catalysis. Density functional theory calculations and experimental results including in situ surface‐enhanced infrared absorption spectroscopy suggest the introduction of S vacancies can rationally modify the p orbital of S atoms, leading to enhanced binding strength between the S sites and H atoms on the surface of RuS 2−x , together with the promoted connectivity of hydrogen‐bonding network and lowered water formation energy, contributes to the enhanced HOR performance.
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