【文章简介】
近日，yl7703永利官网冯莱老师、河北工业大学金鹏老师等合作在Appl. Catal. B: Environ.上发表了题为“Synergistic modulation of nanostructure and active sites: Ternary Ru&Fe-WOx electrocatalyst for boosting concurrent generations of hydrogen and formate over 500 mA cm-2”的研究论文(DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120359)。该论文报道了以共掺杂策略调节催化剂的纳米结构和催化活性位点，优化后的Ru&Fe-WOx可作为双功能催化剂实现大电流条件下高效产氢和产甲酸。
图1.图文摘要。
【本文要点】
要点一：共掺杂调控纳米催化剂的微观结构
图2. Ru&Fe-WOx电催化剂的结构表征。
将一定摩尔比的金属盐前驱体溶解于乙醇溶液中，与清洗过的泡沫镍一同水热反应得到负载于泡沫镍上的电催化剂。通过钌与铁的掺杂，得到了具有多级结构的Ru&Fe-WOx电催化剂。
要点二：高效催化阴极产氢反应和阳极产甲酸反应
图3. Ru&Fe-WOx电催化剂的HER与MFO 活性研究。
HER研究表明，Ru&Fe-WOx在碱性条件下仅需η10 = 32 mV即可实现10 mA/cm2的电流密度，非常接近于商业化的Pt/C催化剂(η10 = 28 mV)，但稳定性更好。MFO的研究结果也表明Ru&Fe-WOx对甲醇氧化制甲酸具有良好的催化性能，稳定性高。以Ru&Fe-WOx作为阴极和阳极的双电极体系，仅需1.38/1.62 V的电位即可实现在10/500 mA/cm2电流密度条件下产氢和甲酸，法拉第效率接近100%，且稳定性良好。
要点三：DFT研究揭示催化机理
图4. 理论计算揭示催化机理。
DFT计算结果表明Ru&Fei-WOx具有最佳的氢吸附吉布斯自由能，表明催化剂理论上具有良好的HER活性。通过比较Ru&Fei-WOx与RuO2的态密度发现，Ru&Feii-WOx中Ru的d带中心为-2.66 eV, 低于RuO2的-1.50 eV，表明了晶格钌对甲醇氧化反应的中间物种（HCOO*）的吸附作用更弱，从而有利于HCOO*的脱附并高选择性的生成甲酸。
【文章链接】https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337321004859