Interfacial water engineering boosts neutral water reduction

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作者
Kaian Sun,Xueyan Wu,Zewen Zhuang,Leyu Liu,Jinjie Fang,Lingyou Zeng,Junguo Ma,Shoujie Liu,Jiazhan Li,Ruoyun Dai,Xin Tan,Ke Yu,Di Liu,Weng‐Chon Cheong,Aijian Huang,Yunqi Liu,Yuan Pan,Hai Xiao,Chen Chen
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:13 (1): 6260-6260 被引量:311
标识
DOI:10.1038/s41467-022-33984-5
摘要

Abstract Hydrogen evolution reaction (HER) in neutral media is of great practical importance for sustainable hydrogen production, but generally suffers from low activities, the cause of which has been a puzzle yet to be solved. Herein, by investigating the synergy between Ru single atoms (RuNC) and RuSe x cluster compounds (RuSe x ) for HER using ab initio molecular dynamics, operando X-ray absorption spectroscopy, and operando surface-enhanced infrared absorption spectroscopy, we establish that the interfacial water governs neutral HER. The rigid interfacial water layer in neutral media would inhibit the transport of H 2 O*/OH* at the electrode/electrolyte interface of RuNC, but the RuSe x can promote H 2 O*/OH* transport to increase the number of available H 2 O* on RuNC by disordering the interfacial water network. With the synergy of RuSe x and RuNC, the resulting neutral HER performance in terms of mass-specific activity is 6.7 times higher than that of 20 wt.% Pt/C at overpotential of 100 mV.
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