科学家开发了亚5 nm钌基合金催化剂，用于高效水分解

中国科学院合肥物理科学研究所梁长浩教授领导的一个研究小组开发了一种合成碳纳米管（CNT）负载的金属间RuM（M=Cu、Rh和Pd）合金的新方法，该合金以亚5 nm纳米粒子（NP）为主。他们的发现发表在《高级科学》上

亚-5nm钌基合金作为有前景的水分解电化学催化剂而受到关注。然而，它们的合成受到热力学不混溶性的限制，这限制了普遍适用的制备方法的发展

在这项研究中，研究小组采用纳秒激光超快约束合金化（LUCA）来克服CNT支撑的亚5 nm双金属RuM合金NP合成中的不混溶到混溶过渡障碍

在合成的催化剂中，Ru95Cu5/CNTs在碱性析氢反应（HER）中表现出优异的电催化性能，在10 mA cm-2下实现了仅17 mV的过电位和28.4 mV dec-1的塔菲尔斜率。

此外，催化剂表现出显著的稳定性，在5000次循环伏安循环中保持了其性能。Ru95Cu5/CNTs催化剂的性能明显优于LUCA合成的Ru86Rh14/CNTs、Ru89Pd11/CNTs、Ru和Cu-NP催化剂，以及商业基准20%Pt/C催化剂

此外，它超过了其他主流钌基催化剂的性能，包括湿化学合成的RuRh颗粒（过电位为25 mV，塔菲尔斜率为47.5 mV dec-1）和通过闪光焦耳加热合成的RuCu/CNTs（过电位39 mV）

非贵金属铜与不同原子比的RuCu合金的合金化具有吸引力，因为铜的价格低廉，合成成本低廉，适合大规模实际应用

这项研究强调了LUCA在筛选新型HER催化剂方面的巨大潜力 More information: Taiping Hu et al, Laser Ultrafast Confined Alloying of Sub‐5 nm RuM (M = Cu, Rh, and Pd) Particles on Carbon Nanotubes for Hydrogen Evolution Reaction, Advanced Science (2025). DOI: 10.1002/advs.202415065

Journal information: Advanced Science