Limpasan Hidroksil Diaktifkan dari Heterostruktur Ru@Mn3O4 yang Terkopel Kuat untuk Mendorong Evolusi Hidrogen Alkali

Abstrak
Reaksi evolusi hidrogen alkali (HER) memiliki potensi besar dalam produksi hidrogen praktis. Akan tetapi, membangun katalis yang sangat baik dengan keunggulan kemampuan disosiasi air yang superior dan desorpsi OH* yang mudah masih sangat dibutuhkan dan sekaligus menantang bagi HER alkali. Di sini, proses disosiasi air yang superior, desorpsi OH* yang mudah, dan adsorpsi H yang dioptimalkan terwujud pada heterostruktur Ru@Mn3O4 yang berpasangan kuat, di mana gugus Ru didekorasi pada Mn3O4 melalui ikatan Ru–O–Mn. Mn3O4 yang sangat oksofilik memfasilitasi disosiasi air, sementara hetero-antarmuka yang terbentuk dapat secara efisien mendesorpsi OH* melalui efek limpahan hidroksil dan mengoptimalkan adsorpsi H. Akibatnya, Ru@Mn3O4 menghadirkan kinerja HER yang luar biasa dengan overpotensial rendah sebesar 17 mV pada 10 mA cm–2 dan kemiringan Tafel sebesar 30 mV dec–1, melampaui katalis berbasis Ru yang baru-baru ini dilaporkan dan Pt/C komersial. Yang lebih penting, aktivitas massa (MA) dan frekuensi pergantian (TOF) Ru@Mn3O4 meningkat sekitar 11 dan 8 kali lipat, masing-masing, dibandingkan dengan Pt/C pada 100 mV dalam 1,0 M KOH. Studi ini memberikan strategi baru untuk merancang katalis HER berkinerja tinggi dan meningkatkan kinerja katalitik melalui efek luapan hidroksil, dan menjelaskan pemahaman mekanisme HER.