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Downshifted d‐Band Center of Ru/MWCNTs by Turbostratic Carbon Nitride for Efficient and Robust Hydrogen Evolution in Alkali
ChemCatChem ( IF 3.8 ) Pub Date : 2019-03-21 , DOI: 10.1002/cctc.201900006 Wangyan Gou 1 , Jiayuan Li 2 , Wei Gao 1 , Zhaoming Xia 1 , Sai Zhang 2 , Yuanyuan Ma 1
ChemCatChem ( IF 3.8 ) Pub Date : 2019-03-21 , DOI: 10.1002/cctc.201900006 Wangyan Gou 1 , Jiayuan Li 2 , Wei Gao 1 , Zhaoming Xia 1 , Sai Zhang 2 , Yuanyuan Ma 1
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Ru, unlike Pt, is seldom considered as the effective electrocatalyst for hydrogen evolution reaction (HER) due to the strong binding of hydrogen species on metal surface as well as the serious metal bleaching. Herein, the amorphous turbostratic‐phased carbon nitride (t‐CNx) layer was utilized to downshift the d‐band center of the Ru/multi‐walled carbon nanotubes (Ru/MWCNTs) hybrids to achieve the optimized hydrogen species adsorption for subsequent efficient and stabilized hydrogen evolution in alkali. The catalysts with a low Ru loading of 8 wt % presented the high HER activity with a low overpotential of 39 mV for a catalytic current density of 10 mA cm−2, a small Tafel slope of 28 mV dec−1 and a stabilized catalytic performance over a period of 14 h in 1.0 M KOH, outperforming the 20 wt % Pt/C benchmarks. The thin t‐CNx layer play dual roles: (1) as the modulator of electronic structures for Ru with lower d‐band position for the enhanced activity and (2) as the protective layer to avoid the metal aggregation/bleaching and improve the catalytic stability of the hybrid catalysts subsequently.
中文翻译：
涡轮层状碳氮化物将Ru / MWCNTs的d波段中心下移，以实现碱中高效而稳健的氢释放
Ru与Pt不同，由于氢在金属表面的牢固结合以及严重的金属漂白，因此很少被视为氢释放反应（HER）的有效电催化剂。在本文中，利用非晶质涡轮层相氮化碳（t-CN x）层将Ru /多壁碳纳米管（Ru / MWCNTs）杂化体的d带中心下移，以实现优化的氢物种吸附，从而提高效率并稳定了碱中的氢释放。低Ru负载量为8 wt ％的催化剂在10 mA cm -2的催化电流密度，28 mV dec -1的小Tafel斜率下表现出较高的HER活性和39 mV的低过电位。并在1.0 M KOH中在14小时内保持稳定的催化性能，优于20 wt ％的Pt / C基准。t-CN x薄层起着双重作用：（1）作为具有较低d波段位置的Ru的电子结构的调节剂，以增强活性；（2）作为保护层，以避免金属聚集/漂白并改善金属结构。随后，杂化催化剂的催化稳定性。
更新日期：2019-03-21
中文翻译：
涡轮层状碳氮化物将Ru / MWCNTs的d波段中心下移，以实现碱中高效而稳健的氢释放
Ru与Pt不同，由于氢在金属表面的牢固结合以及严重的金属漂白，因此很少被视为氢释放反应（HER）的有效电催化剂。在本文中，利用非晶质涡轮层相氮化碳（t-CN x）层将Ru /多壁碳纳米管（Ru / MWCNTs）杂化体的d带中心下移，以实现优化的氢物种吸附，从而提高效率并稳定了碱中的氢释放。低Ru负载量为8 wt ％的催化剂在10 mA cm -2的催化电流密度，28 mV dec -1的小Tafel斜率下表现出较高的HER活性和39 mV的低过电位。并在1.0 M KOH中在14小时内保持稳定的催化性能，优于20 wt ％的Pt / C基准。t-CN x薄层起着双重作用：（1）作为具有较低d波段位置的Ru的电子结构的调节剂，以增强活性；（2）作为保护层，以避免金属聚集/漂白并改善金属结构。随后，杂化催化剂的催化稳定性。
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