Modulating electronic structure of metal-organic frameworks by introducing atomically dispersed Ru for efficient hydrogen evolution

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作者
Yamei Sun,Ziqian Xue,Qing Lin Liu,Yaling Jia,Yinle Li,Kang Liu,Yiyang Lin,Min Liu,Guangqin Li,Cheng‐Yong Su
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:12 (1) 被引量:550
标识
DOI:10.1038/s41467-021-21595-5
摘要

Abstract Developing high-performance electrocatalysts toward hydrogen evolution reaction is important for clean and sustainable hydrogen energy, yet still challenging. Herein, we report a single-atom strategy to construct excellent metal-organic frameworks (MOFs) hydrogen evolution reaction electrocatalyst (NiRu 0.13 -BDC) by introducing atomically dispersed Ru. Significantly, the obtained NiRu 0.13 -BDC exhibits outstanding hydrogen evolution activity in all pH, especially with a low overpotential of 36 mV at a current density of 10 mA cm −2 in 1 M phosphate buffered saline solution, which is comparable to commercial Pt/C. X-ray absorption fine structures and the density functional theory calculations reveal that introducing Ru single-atom can modulate electronic structure of metal center in the MOF, leading to the optimization of binding strength for H 2 O and H*, and the enhancement of HER performance. This work establishes single-atom strategy as an efficient approach to modulate electronic structure of MOFs for catalyst design.
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