质子交换膜水电解（PEMWE）是一种有前景的可持续制氢技术，然而，在酸性析氧反应（OER）中，RuO₂上氧中间体的缓慢去质子化限制了其长期稳定性。
基于此，2025年3月18日，南京师范大学付更涛、中国林业科学研究院林产化学工业研究所孙康、Hao Sun等人在国际知名期刊Energy & Environmental Science发表题为《Asymmetric RE-O-Ru unit with bridged oxygen vacancies accelerates deprotonation of acidic water oxidation》的研究论文。
在此，作者提出了一种创新且有效的稀土（RE）介导策略，通过构建不对称的RE-O-Ru结构单元，加速RuO₂基质上OER中间体的去质子化。
以Sm作为稀土模型，Sm的引入诱导形成了具有独特f-p-d电子梯和相邻桥氧空位（Ov）的不对称Sm-O-Ru单元。
该单元通过4f电子的离域化，补偿了Ru物种的电子损失，并在桥氧空位处产生了局部电子扰动。优化后的Sm-RuO₂-x-Ov催化剂在10 mA cm⁻²时仅需217 mV的过电位，并且在酸性介质中稳定运行超过300小时，降解速率仅为约27 μV h⁻¹，优于未掺杂Sm的RuO₂和大多数其他报道的Ru基催化剂。
原位表征和理论分析表明，构建的不对称Sm-O-Ru单元在高电压下防止了Ru物种的过度氧化，并在OER过程中加速了表面氧空位处的*OH去质子化，从而实现了高OER活性和稳定性。
在其他稀土掺杂的RuO₂体系（例如Nd和Lu）中，也观察到了具有桥氧空位的不对称RE-O-Ru单元的潜在作用，所有催化剂均表现出增强的含氧中间体去质子化能力。
本文提出的稀土介导策略为设计用于酸性水氧化的高活性和稳定性的贵金属基催化剂提供了一种新途径。
Asymmetric RE-O-Ru unit with bridged oxygen vacancies accelerates deprotonation of acidic water oxidation, Energy & Environmental Science, 2025.https://doi.org/10.1039/D5EE00281H
