Hydroxyl Spillover Activated from the Strongly Coupled Ru@Mn 3 O 4 Heterostructure to Promote Alkaline Hydrogen Evolution

化学 溢出效应 异质结 材料科学 光电子学 经济 微观经济学
作者
Changyi Xu,Huizhen Yu,Huamei Huang,Sha Li,Yinghuan Cao,Wenwen Peng,Yuting Li,H. Ke,Shiyu Xu,Huaheng Mo,Can Wu,Hongyu Wang,Youlin Zhang,Xiaokun Li,Wei Chen
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (37): e202504667-e202504667 被引量:39
标识
DOI:10.1002/anie.202504667
摘要

Abstract Alkaline hydrogen evolution reaction (HER) has great potential in practical hydrogen production. However, constructing an excellent catalyst with advantages of both superior water dissociation ability and easy OH * desorption remains urgently needed and yet challenging for the alkaline HER. Herein, superior water dissociation process, facile OH * desorption, and optimized H adsorption are realized on a strongly coupled heterostructure of Ru@Mn 3 O 4 , in which Ru clusters are decorated on Mn 3 O 4 via Ru─O─Mn bonds. The highly oxophilic Mn 3 O 4 facilitates the water dissociation, whereas the formed heterointerface can efficiently desorb OH * via hydroxyl spillover effect and optimize H adsorption. Consequently, the Ru@Mn 3 O 4 presents remarkable HER performance with a low overpotential of 17 mV at 10 mA cm −2 and Tafel slope of 30 mV dec −1 , surpassing recently reported Ru‐based catalysts and commercial Pt/C. More importantly, the mass activity (MA) and turnover frequency (TOF) of the Ru@Mn 3 O 4 increase about 11‐ and 8‐fold, respectively, compared to Pt/C at 100 mV in 1.0 M KOH. This study provides a new strategy for designing high‐performance HER catalysts and enhancing the catalytic performance through hydroxyl spillover effect and sheds a light on understanding the HER mechanism.
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