Lattice-confined Ru clusters with high CO tolerance and activity for the hydrogen oxidation reaction

催化作用 氧化物 吸附 金属 解吸 无机化学 化学 化学物理 光化学 物理化学 有机化学
作者
Yuanyuan Zhou,Zhenyang Xie,Jinxia Jiang,Jian Wang,Xiaoyun Song,Qian He,Wei Ding,Zidong Wei
出处
期刊:Nature Catalysis [Nature Portfolio]
卷期号:3 (5): 454-462 被引量:504
标识
DOI:10.1038/s41929-020-0446-9
摘要

An efficient catalyst for the hydrogen oxidation reaction (HOR) must maintain an oxide-free metal surface in a relatively high potential range. This requirement automatically excludes ruthenium because it is susceptible to oxidation in the hydrogen adsorption/desorption potential region. Herein we report Ru clusters partially confined in the lattice of urchin-like TiO2 crystals (Ru@TiO2) that can effectively catalyse the HOR up to a potential of 0.9 VRHE with a mass activity higher than that of a PtRu catalyst under both acidic and basic conditions. Moreover, the HOR activity of this Ru@TiO2 catalyst is not affected by 1,000 ppm CO impurity. Even at a high CO content of 10 vol%, Ru@TiO2 still selectively catalyses the HOR. Confined Ru clusters grow along the lattice of TiO2 with abundant Ru–Ti bond formation. Such atomically connected co-crystals offer efficient electron penetration from electron-rich TiO2 to Ru metal, leading to sluggish CO adsorption kinetics during the HOR. Efficient hydrogen oxidation catalysts must maintain an oxide-free metal surface in a relatively high potential range. Now, a catalyst consisting of Ru clusters partially confined in the lattice of urchin-like TiO2 crystals is shown to catalyse the reaction up to a potential of 0.9 VRHE with high mass activity and CO tolerance under both acidic and basic conditions.
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