天津大学刘乐全，发表AFM！

质子交换膜水电解(PEMWE)作为一种将可再生能源产生的电能转化为绿氢的高前景技术，其具有电流响应速度快、电阻损失低、运行电流密度高等特性，一直受到广泛关注。然而，PEMWE中阳极催化剂在强酸性条件下运行、具有较高的氧化电位以及动力学缓慢，这限制了其在实际应用中的稳定性。

从稳定性的角度来看，铱(Ir)基氧化物在PEMWE中广泛应用，但其低的效能需要较高的负载，阻碍了Ir基材料的大规模应用。钌(Ru)基氧化物是具有高效能的催化剂，价格也相对便宜。因此，利用Ru来替代Ir为解决PEMWE稳定性限制提供了有效策略。

近日，天津大学刘乐全课题组提出了一种通过引入Ir来调节Ru-O共价的稳定策略，实现了Ru基固溶体电催化剂的长期稳定性。性能测试结果显示，在酸性条件下，制备的Ru₈Ir₁O_x催化剂表现出优异的性能，在10 mA cm^-2电流密度下的OER过电位低至177 mV，同时在100 mA cm^-2下可持续运行850小时，活性降解速率仅为0.085 mV h^-1。

此外，稳定性测试后，通过ICP-MS测定了电解液中Ru和Ir的金属含量。结果表明，溶液中Ru和Ir的总阳离子量小于20 μg，Ru和Ir保持摩尔比的浸出证实了Ir偏析的不存在。

原位ATR-SEIRAS和密度泛函理论(DFT)计算表明，OER机制从RuO₂中的LOM转变为Ru₈Ir₁O_x中的AEM，有效抑制了晶格氧参与和Ru物种浸出。

此外，XAFS和PDOS研究表明，Ir引入后，Ru-O键的伸长以及Ru 4d和O 2p轨道之间杂化的减少导致了Ru-O共价的弱化，显著提高了Ru基固溶体电催化剂的稳定性。最后，使用Ru₈Ir₁O_x构建了PEMWE系统，在电池电压仅为1.68 V的情况下实现了2 A cm^-2的电流密度，并能稳定运行超过350小时。

总的来说，该项研究为推动Ru基催化剂在PEMWE系统中的实际应用提供了一种可行的解决方案，并有助于推进未来其他可再生能源技术的研究。

Covalency regulation of Ru-based solid solutions by iridium for durable proton exchange membrane water electrolysis at 2 A cm^-2. Advanced Functional Materials, 2025. DOI: 10.1002/adfm.202506203