尽管基于RuO₂的电催化剂已被广泛研究用于酸性析氧反应(OER),但目前最先进的策略是通过触发传统的吸附质演化机制(AEM)来抑制动力学上有利的晶格氧机制(LOM)路径,但这会以牺牲活性为代价。
迄今为止,通过动力学上有利的LOM路径同时实现基于RuO₂的电催化剂的显著活性和稳定性的方法仍然难以捉摸。
基于此,2025年3月17日,武汉大学罗威等人在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《The Role of Interfacial Water in Improving the Activity and Stability of Lattice-Oxygen-Mediated Acidic Oxygen Evolution on RuO2》的研究论文。
在此,作者报道了一种RuS₀.₄₅Oₓ催化剂,通过不对称的S-Ru-O微结构和Ru-SO₄局部环境的协同调控,可以在酸性电解液中同时提升晶格氧介导的OER活性和稳定性。
实验结果(包括原位衰减全反射表面增强红外吸收光谱、原位X射线光电子能谱)和理论研究表明,界面水结构从氢键水动态演化为自由H₂O。这种连续生成的富自由H₂O的局部环境有利于加速界面水解离的缓慢动力学,并促进在晶格氧介导的OER过程中产生的晶格氧空位的补充,从而显著增强稳定性。
因此,所获得的RuS₀.₄₅Oₓ展现出卓越的酸性OER性能,仅需160 mV即可达到10 mA cm⁻²,并且在100 mA cm⁻²下运行500小时后活性几乎没有衰减。
The Role of Interfacial Water in Improving the Activity and Stability of Lattice-Oxygen-Mediated Acidic Oxygen Evolution on RuO2, Angew. Chem. Int. Ed., 2025.https://doi.org/10.1002/anie.202420848
