提高125倍！吉林大学崔小强、范锦昌&齐齐哈尔大学张丹彤，最新Angew！

开发高效的钌（Ru）基的催化剂对于减少对昂贵铱（Ir）在酸性析氧反应（OER）中的依赖至关重要。然而，由于晶格氧的高度活性，这些钌基催化剂面临着根本的稳定性挑战。

2025年4月27日，吉林大学崔小强、范锦昌、齐齐哈尔大学张丹彤在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition发表题为《p-p Orbital Hybridization Stabilizing Lattice Oxygen in Two-dimensional Amorphous RuO_x for Efficient Acidic Oxygen Evolution》的研究论文。

在本工作中，作者提出了一种有效的策略，通过掺杂铝（Al）、镓（Ga）和铟（In）等元素，利用p-p轨道杂化来稳定二维非晶态RuO_x中的晶格氧。

值得注意的是，与未掺杂的RuO_x相比，镓掺杂表现出卓越的酸性OER性能，在10 mA cm^-2时过电位降低了137 mV，稳定性提高了125倍。

这一性能也超过了大多数已报道的钌基催化剂。

相比之下，掺杂同一周期的其他元素，如锰（Mn）、钴（Co）或铜（Cu），在催化性能上几乎没有改善。

原位电化学光谱分析与理论计算相结合揭示，在Ga-RuOₓ中的Ga-O配位中，p-p轨道杂化有效地降低了晶格氧的活性，抑制了钌的过度氧化，并将反应路径从晶格氧机制转变为吸附物进化机制。

这种新颖的p-p轨道杂化策略对于开发高效且稳健的OER电催化剂以及更广泛的应用具有巨大潜力。

图1：催化剂制备与结构表征

图2：催化剂的循环稳定性和长期稳定性

图3：Al和In掺杂催化剂的性能验证

p-p Orbital Hybridization Stabilizing Lattice Oxygen in Two-dimensional Amorphous RuO_x for Efficient Acidic Oxygen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed., 2025.https://doi.org/10.1002/anie.202505908