Journal of the American Chemical Society· 2025Q1
Düşük Girişli Kendi Kendine Güç Alan Hidrazin-Su Bölme İçin Dikey Ru/RuO2 Elektron-Köprü Arayüzlerinin Lignin Yönlendirmeli İnşası
Lignin-Directed Construction of Vertical Ru/RuO 2 Electron–Bridge Interfaces for Low-Input Self-Powered Hydrazine-Water Splitting
- 85atıf
- Q1SCImago
- 2025yıl
Kısa özet
Lignin kullanarak bir karbon matris içinde Ru/RuO2 heterojonlarının oluşumunu yönlendiren yeni bir Ru/RuO2@HLC katalizörü, 12 mV gibi düşük bir aşırı potansiyelde 50 mA cm–2 hidrojen evrim reaksiyonu (HER) akım yoğunluğu elde ederek ticari Pt/C'yi geride bırakır ve 100 mA cm–2'de yalnızca 0.14 V hücre voltajıyla kendi kendine güç alan hidrazin bölme işlemini mümkün kılar.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Ana noktalar
- Lignin, Ru3+ ile şelat oluşturarak hiyerarşik bir lignin türevi karbon (HLC) matrisi içinde Ru/RuO2 heterojonlarının oluşumunu yönlendirir.
- Dinamik bir çift merkezli (DDC) elektron köprü arayüzü (Ru4+–O–Ru0), şarj enjeksiyonunu kolaylaştırır ve hidrojen üretimi için serbest enerji bariyerini düşürür.
- Ru/RuO2@HLC katalizörü, Pt/C'den daha iyi performans göstererek 12 mV aşırı potansiyelde 50 mA cm–2 HER akım yoğunluğu elde eder.
- Oksijen evriminin hidrazin oksidasyonu ile değiştirilmesi, hidrazin bölme için 100 mA cm–2'de hücre voltajını 0.14 V'a düşürür.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Özet (abstract)
Hydrazine oxidation reaction (HzOR) has emerged as a promising anodic alternative to the oxygen evolution reaction (OER) for efficient hydrogen production. Nevertheless, two-electrode electrolyzers demand substantial cell voltages and uninterrupted external power, curbing scalable implementation. Herein, hydrothermally activated lignin chelates with Ru 3+ to direct the in situ formation of Ru/RuO 2 heterojunctions that, upon pyrolysis, are embedded within a hierarchical lignin-derived carbon (HLC) matrix to yield the Ru/RuO 2 @HLC catalyst. Combined spectroscopy and DFT calculation uncover a dynamic dual-center (DDC) at the interface: a Ru 4+ –O–Ru 0 electron bridge injects charge into RuO 2, while adjacent Ru undergoes reversible partial oxidation (Ru 0 ↔ Ru 3+ ) under bias. This DDC slightly elongates Ru–O and compresses Ru–Ru, enriches lattice oxygen, accelerates interfacial charge transfer, lowers the free-energy barrier of the rate-limiting *2NH → *2N step to 1.31 eV, and suppresses high-valence Ru dissolution. In 1.0 M KOH electrolyte, the as-prepared Ru/RuO 2 @HLC catalyst achieves a hydrogen evolution reaction (HER) current density of 50 mA cm –2 at an exceptionally low overpotential of 12 mV and surpasses commercial Pt/C. Replacing OER with HzOR significantly reduces the cell voltage to only 0.14 V at 100 mA cm –2 . A paired direct hydrazine fuel cell and an integrated overall hydrazine splitting deliver 2.32 mmol h –1 of hydrogen at approximately 100% Faradaic efficiency, representing one of the highest hydrogen production rates reported to date for self-powered hydrazine systems. This work provides a scalable platform for waste-to-hydrogen conversion and highlights the potential of renewable biomass ligands for constructing high-performance interfacial electrocatalysts.
Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Journal of the American Chemical Society, 2025 · DOI ↗
Ücretsiz hesapla devam et
Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.
Web'de ücretsiz devam etGoogle ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.
Telefonda:
Alan: Yenilenebilir Enerji, Sürdürülebilirlik ve Çevre
Renewable Energy, Sustainability and the EnvironmentEnergy