新型高效析氢反应（HER）电催化剂的设计由于清洁和可再生能源而引起了广泛关注。与Pt/C相比，N掺杂石墨烯上的超细（?2nm）单分散Ru纳米晶体（Ru@NG）在碱性和酸性介质中具有零起始电位和更好的电流密度，显示与Pt类似的催化活性。HER性能强烈依赖于Ru纳米晶体的纳米尺度效应和其在NG上的分散。电子从Ru转移到碳，导致金属中心产生电子缺陷，并大大提高了HER活性。这种新的4-d过渡金属电催化剂有可能作为Pt基准催化剂的替代品，Pt比Ru的价钱高得多。　　



Scheme 1 NG支撑的超微细Ru（Ru@NG）的合成示意图。　　



Fig.1 通过热解不同比例的双氰胺（DCA）和Ru合成Ru@NG的TEM和HRTEM图。（A和B）10:1，（C和D）4:1，（E和F）2:1。

　　

　　　　Fig.2 （A和B）Ru@NG的XRD和XPS谱，质量比X（10，4和2）。（C,D和E）Ru@NG杂化结构中Ru-3d,3p和N-1s的HRXPS。（F）Ru@NG的拉曼光谱，质量比X（10，4和2）。

　　

　　　　Fig.3 （A）不同催化剂在1M H2SO4中，10mV/s扫速，1200rpm转速下的HER曲线。（B）不同催化剂在酸性介质中达到10 mA/cm2电流密度的HER电势。Ru@NG在碱性中的（C）塔菲儿曲线和（稳定性）。

　　

　　　　Fig.4 碳纸-RuO2，Pt/C-RuO2和Ru@NG-RuO2在1M KOH中全电解的极化曲线。（B）阴极产氢阳极产氧的光学图片。（C）Ru@NG-4在含有和不含有KSCN的1M KOH溶液中的HER极化曲线。

　　总而言之，我们首次通过一步热解合成了Ru@NG，并在酸性和碱性介质中证明其是一种新颖的HER催化剂。HER性能强烈依赖于Ru NCs的尺寸及其在石墨烯支持上的分散性能，且优于贵金属Pt催化剂的HER活性，并具有替代它们的潜力。总的来说，我们相信该合成技术可以用来探索具有超细纳米晶体且适用于各种应用的其他杂交体。

　　相关研究成果发表在Sustainable Energy & Fuels（DOI: 10.1039/C7SE00153C）上。
　　来源：中国材料网http://www.matinfo.com.cn/mat2005/xiangmu/newsshow.asp?id=81180