L’utilisation de l’hydrogène produit par division électrochimique de l’eau est largement considérée comme une voie optimale vers l’atteinte de l’objectif imminent de neutralité carbone.
Par conséquent, le développement de matériaux pour la réaction de dégagement d’hydrogène (HER) dans une large gamme de conditions de pH est devenu hautement souhaitable dans le domaine de l’électrocatalyse au cours de la dernière décennie. En raison de leur activité intrinsèque exceptionnelle, les métaux du groupe Pt (MGP) ont été reconnus pour leur immense potentiel et ont ensuite été utilisés dans la fabrication de HER commerciaux.
La synthèse d’électrocatalyseurs de PGM dispersés atomiquement a été reconnue comme une stratégie importante pour améliorer considérablement l’utilisation des PGM, sur la base du principe de préservation d’une activité intrinsèque exceptionnelle. Les atomes PGM hautement dispersés ont généralement besoin d’un support caractérisé par un environnement de coordination riche en électrons, généralement fourni par des composés métalliques comportant de nombreuses lacunes ou du carbone dopé par des hétéroatomes.
Cependant, la formation de lacunes et le dopage dans les matériaux sont toujours aléatoires à l’échelle atomique, ce qui entraîne par conséquent un mauvais contrôle de la répartition des atomes de PGM. Ainsi, malgré le fait que les configurations de coordination puissent être caractérisées par des mesures d’absorption des rayons X, la manipulation efficace de la distribution spatiale des atomes de PGM reste un défi crucial et formidable dans le développement d’électrocatalyseurs de PGM atomiquement dispersés.
Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Weilin Xu de l’Institut de chimie appliquée de Changchun, de l’Académie chinoise des sciences et de l’Université des sciences et technologies de Chine, a signalé que le Ru atomique avait une distribution spatiale régulée et une structure électronique en raison de sa coordination unique avec l’ammoniac. espèces dans les canaux hexagonaux du bronze au tungstène dopé au vanadium (V-NHWO).
L’intégration unique du Ru atomique peut non seulement favoriser l’interaction étroite entre les atomes de Ru et le V-NHWO, mais également améliorer l’utilisation du Ru. Lorsqu’il est appliqué comme électrocatalyseur pour HER, il présente des performances HER remarquables avec une activité de masse multipliée par plusieurs jusqu’au Pt/C dans une large plage de pH.
Les calculs théoriques ont révélé que les sites atomiques Ru multicanaux intégrés verticalement dans les canaux dopés au V, ainsi que les sites Ru coexistants sans effet multicanal ou dopé au V, comportent l’énergie libre améliorée de dissociation de l’eau et de sorption de l’hydrogène, qui en fin de compte promouvoir l’activité HER. Les résultats ont été publiés dans Journal chinois de catalyse.
Plus d’information:
Ce Han et al, Atomic Ru coordonné par un canal d’ammoniac dans du bronze au tungstène dopé au V pour une réaction de dégagement d’hydrogène très efficace, Journal chinois de catalyse (2023). DOI : 10.1016/S1872-2067(23)64489-4