Boron-rich environment boosting ruthenium boride on B, N doped carbon outperforms platinum for hydrogen evolution reaction in a universal pH range

电催化剂 材料科学 钌 电化学 密度泛函理论 催化作用 化学工程 铂金 纳米技术 无机化学 物理化学 计算化学 化学 有机化学 电极 工程类
作者
Yueyang Qiao,Pengfei Yuan,Chih‐Wen Pao,Yong Cheng,Zonghua Pu,Qun Xu,Shichun Mu,Jianan Zhang
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:75: 104881-104881 被引量:98
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2020.104881
摘要

Developing cost-effective and stable electrocatalysts for hydrogen evolution reaction (HER) in a universal pH range is highly desirable toward renewable energy systems but remains a great challenge. In this work, we report a novel B-rich diruthenium triboride electrocatalyst homogeneously dispersed on the B, N doped carbon nanofiber (Ru2B3@BNC) synthesized at a moderate temperature (600 °C). Electrochemical tests reveal that such a Ru2B3@BNC electrocatalyst owns surprising HER performance with ultralow overpotentials (η) of 7, 41, and 58 mV to achieve 10 mA cm−2 in 1 M KOH, 0.5 M H2SO4, and 1 M PBS (pH = 7) solutions, respectively, outperforming commercial Pt/C and all reported state-of-the-art electrocatalysts, as well as superior durability. Combining density functional theory (DFT) computational Results, it unveils that the electron-deficient B atom can contribute to the local electronic redistribution, leading to the anchoring preference effect of H* on Ru atoms for Ru–B bonds in Ru2B3. Thus, our work highlights a new type of cheap noble-metal-based electrocatalysts for high-efficiency HER electrocatalysis.
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