開發全pH條件下的高效電催化劑是邁向可持續氫經濟的關鍵一步。這里，通過熱解過程制備了具有 Ru-RuO2莫特-肖特異質結的石墨烯納米復合材料 (Ru-RuO2@NPC) ，在 pH = 0~ 14 范圍內表現出顯著的電催化析氧/析氫活性，其性能可與商業 RuO2 和 Pt/C相媲美。Ru-RuO2@NPC復合材料還可用作有效的柔性、可充電鋅-空電池陰極催化劑。密度泛函理論計算表明，形成 Ru-RuO2 異質結可有效提高金屬 Ru的表面電荷密度，使d態更接近費米能級，從而提高其固有電催化活性。這些結果表明，莫特-肖特基異質結對開發高效率電催化劑具有重要的意義，進而用于各種新能源技術。
Figure 1. Ru-RuO2@NPC納米復合材料的合成示意圖。
Figure 2. a, b) Ru-RuO2@NPC的TEM圖像和 c) SAED 圖。d)高分辨率 TEM 圖像。e-1) TEM圖像以及相應的元素分布。圖a) 的插圖是 Ru-RuO2@NPC的核尺寸大小直方圖。
Figure 3．a-c) Ru-RuO2@NPC以及參照樣品的同步輻射數據分析。d) Ru 3p XPS光譜比較，以及（e）相應的表面電荷密度。
Figure 4．不同樣品在堿性、酸性以及中性電解液中的a-c) OER 和 e-g) HER極化曲線。d) 在10 mA cm-2 電流密度下比較一系列電催化劑的過電位。
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Figure 5.a）水電解槽示意圖。b）在0.1 M KOH電解液中測試的LSV極化曲線。c）產O2和H2的法拉第效率。d）水溶液中鋅-空氣電池的原理圖示意圖。e）自制鋅空氣電池的開路電位和f）放電極化曲線和相應的功率圖。g) 柔性固態可充電鋅空氣電池示意圖，以及相應的h）極化和功率密度曲線。i) 充放電電壓曲線。
該研究工作由暨南大學Hui Meng課題組于2021年發表在Applied Catalysis B: Environmental期刊上。原文：Graphene Composites with Ru-RuO2 Heterostructures: Highly Efficient Mott–Schottky-Type Electrocatalysts for pH-Universal Water Splitting and Flexible Zinc–Air Batteries。
轉自《石墨烯研究》公眾號
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