Nanokomposit Rutenium/Karbon untuk Elektrokatalisis Hidrogen yang Efisien: Dampak Residu Halida

Abstrak
Rutenium telah muncul sebagai pengganti platinum yang menjanjikan terhadap reaksi evolusi/oksidasi hidrogen (HER/HOR). Di sini, komposit rutenium/karbon disiapkan dengan pemanasan induksi magnetik (300 A, 10 detik) dari RuCl3, RuBr3 atau RuI3 yang dimuat pada sangkar karbon berpori berongga (HNC). Sampel HNC-RuCl3-300A terdiri dari nanopartikel Ru (dia. 1,96 nm) dan residu Cl yang melimpah, HNC-RuBr3-300A memiliki ukuran nanopartikel yang lebih besar (sekitar 19,36 nm) dan kandungan residu Br yang lebih rendah, sedangkan HNC-RuI3-300A, hanya mengandung aglomerat Ru seperti massa dengan jumlah residu I yang minimal, karena interaksi ikatan Ru-halida yang berkurang. Di antara ini, HNC-RuCl3-300A menunjukkan aktivitas HER terbaik dalam media alkali, dengan kelebihan potensial rendah hanya -26 mV untuk mencapai 10 mA cm-2, bahkan mengungguli Pt/C, dan dapat digunakan sebagai katalis katode untuk elektroliser air membran pertukaran anion (bersama dengan RuO2 komersial sebagai katalis anoda), menghasilkan 0,5 A cm−2 pada 1,88 V hingga 100 jam, kinerja yang jauh lebih baik daripada dengan Pt/C. HNC-RuCl3-300A juga menunjukkan aktivitas HOR terbaik, dengan potensi setengah gelombang (+18 mV) bahkan lebih rendah daripada Pt/C (+35 mV). Aktivitas ini dikaitkan dengan kontribusi gabungan dari nanopartikel Ru kecil dan transfer muatan Ru ke halida yang melemahkan penyerapan H.