李保强教授课题组在钌碳点电催化剂方面取得重要进展

近日，实验室李保强教授课题组在钌/碳点电化学析氢材料方面取得重要进展。相关论文《源于碳点的氮掺杂sp2/sp3碳提升钌的电化学析氢反应性能》（N-doped sp2/sp3 Carbon Derived From Carbon Dots to Boost the Performance of Ruthenium for Efficient Hydrogen Evolution Reaction）发表在《小方法》（Small Methods）杂志上，并被选为2022年第6卷第10期杂志的封面文章。该研究将为通过碳载体中碳元素杂化类型增强钌基催化剂的催化活性和碳负载金属电催化剂的合理设计提供新思路。

钌因其适当的氢结合能和低成本而成为电化学析氢反应（HER）中铂催化剂的理想替代品。钌纳米颗粒存在因内聚能导致颗粒聚集的问题，因此采用碳载体负载钌纳米颗粒可提高其分散性和催化活性。碳载体中碳元素的杂化状态对提高钌催化剂的HER活性和稳定性很关键。受氮掺杂碳点中天然共存sp²和sp³杂化碳的启发，研究团队制备了一种具有氮掺杂sp²/sp³碳的钌/氮掺杂碳点（Ru/NCDs）催化剂。光谱分析和密度泛函理论计算表明，钌和氮掺杂碳点之间的相互作用有效地调节了活性中心钌的电子结构，形成的氮掺杂碳界面降低了HER的中间产物的能垒，平衡了氢的吸附和解析，从而大大提高了Ru/NCDs的活性。与商业铂碳电极催化剂相比，Ru/NCDs表现出优异的HER活性和稳定性。在碱性和酸性电解质中，Ru/NCDs分别仅需要37 mV和14 mV过电势。

博士研究生柳宗琳为论文第一作者，李保强教授和浙江农林大学李彩彩副教授为共同通讯作者。实验室为该论文第一通讯单位。环境学院冯玉杰教授、材料学院贾德昌教授和周玉院士为共同作者。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.202200637

封面链接：https://doi.org/10.1002/smtd.202270059 

Ru/NCDs中氮掺杂sp²/sp³碳的形成机制

Ru/NCDs催化剂提升电催化产氢性能与机制

源于碳点的氮掺杂sp²/sp³碳提升钌的电化学析氢反应性能