Search

Green hydrogen production through the electrocatalytic hydrogen evolution reaction (HER) is a promising solution for transition from fossil fuels to renewable energy. To enable the use of a variety of electrolytes with different pH values, HER catalysts with pH universality are highly desirable but their performance remains mediocre. Herein, a pH-universal HER catalyst composed of ruthenium nanoparticles decorated on amorphous Ni-doped MoO3 (a–Ni–MoO3) nanowire support is reported, that is, Ru/a–Ni–MoO3, which achieves enhanced performance as compared to the commercial Ru/C catalyst. Electron transfer from Ru to a–Ni–MoO3 is identified by spectroscopic techniques, which results in a modified electronic structure of the Ru active sites with a reduced electron density of 4d states near the Fermi level. Density functional theory calculations further reveal that the modulated electronic structure weakens the interactions between the Ru active sites and the reaction intermediates, which facilitates the HER reaction steps including H intermediate desorption and water dissociation. Experimental and theoretical findings provide insight into enhancing pH-universal HER performance through modulation of electrocatalyst electronic structure., Postprint (published version)

L’obtenció de H2 com a vector energètic a partir de l’aigua i l’energia solar és una alternativa interessant als combustibles fòssils. La seva obtenció a través de la dissociació de l’aigua (water splitting) requereix catalitzadors que disminueixin la barrera energètica de les dues semireaccions involucrades: l’oxidació de l’aigua a O2 i la reducció de protons a H2. El desenvolupament de nous catalitzadors permet millorar el coneixement dels mecanismes de reacció i dissenyar-ne de nous amb propietats catalítiques avançades. En aquest treball presentem la immobilització d’un complex molecular altament actiu en l’oxidació de l’aigua, el qual és capaç de fer un milió de cicles catalítics.Paraules clau: Oxidació d’aigua, immobilització de catalitzadors, ruteni, dissociació de l’aigua, water splitting., Molecular hydrogen is a promising candidate for replacing fossil fuels. The production of this gas by water splitting requires catalysts to speed up the respective semi-reactions: oxidation of water to O2 and reduction of protons to H2. The development of these catalysts helps to provide a better understanding of the catalytic pathways, allowing the rational design of new active species. In this study the immobilization of a highly active water oxidation molecular catalyst is achieved, reaching over 1 million TONs under catalytic conditions.Keywords: Water oxidation, catalyst immobilization, ruthenium, water splitting.

L’obtenció de H2 com a vector energètic a partir de l’aigua i l’energia solar és una alternativa interessant als combustibles fòssils. La seva obtenció a través de la dissociació de l’aigua (water splitting) requereix catalitzadors que disminueixin la barrera energètica de les dues semireaccions involucrades: l’oxidació de l’aigua a O2 i la reducció de protons a H2. El desenvolupament de nous catalitzadors permet millorar el coneixement dels mecanismes de reacció i dissenyar-ne de nous amb propietats catalítiques avançades. En aquest treball presentem la immobilització d’un complex molecular altament actiu en l’oxidació de l’aigua, el qual és capaç de fer un milió de cicles catalítics.Paraules clau: Oxidació d’aigua, immobilització de catalitzadors, ruteni, dissociació de l’aigua, water splitting., Molecular hydrogen is a promising candidate for replacing fossil fuels. The production of this gas by water splitting requires catalysts to speed up the respective semi-reactions: oxidation of water to O2 and reduction of protons to H2. The development of these catalysts helps to provide a better understanding of the catalytic pathways, allowing the rational design of new active species. In this study the immobilization of a highly active water oxidation molecular catalyst is achieved, reaching over 1 million TONs under catalytic conditions.Keywords: Water oxidation, catalyst immobilization, ruthenium, water splitting.