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

电催化剂 燃料电池 氢 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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