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武理木士春Small：超低Ru摻雜的無定形鈷基氧化物用于堿性和海水介質中高電流密度全分解水

在高電流密度下電解水實現高效和穩(wěn)定的制氫對于即將到來的氫經濟至關重要。然而，緩慢析氫反應(HER)和析氧反應(OER)電催化過程的雙功能催化劑嚴重限制了其工業(yè)發(fā)展。

武漢理工大學木士春團隊報道了一種超低Ru摻雜的無定形鈷基氧化物(Ru-CoO_x/NF)電催化劑，可在堿性或者海水中以高電流全分解水。

與其他催化劑相比，Ru-CoO_x/NF優(yōu)異的電催化性能可歸因于以下幾個方面：

(1)非晶結構為電催化反應提供了更多的活性位點；

(2)元素Ru的摻入有助于內部電荷轉移，促進電化學動力學；

(3) OER過程中發(fā)生表面電子重構和β-CoO(OH)的形成。這些積極因素有效地驅動了堿性和海水介質中高電流密度下的水電解。

在1 M KOH中，對于HER和OER反應，當電流密度達到1000 mA cm^-2時，Ru-CoO_x/NF上過電位分別僅需52 mV和370 mV，性能分別超過商業(yè)Pt/C和RuO₂。在高電流密度下，它還表現出出色的電化學穩(wěn)定性。

另外，用Ru-CoO_x/NF組裝的電解槽，只需要2.2 V和2.62 V的超低電壓，能夠產生1000 mA cm^-2的電流密度分別支持堿性水和海水電解，法拉第效率接近100%。

Ultralow Ru incorporated amorphous cobalt-based oxides for high-current-density overall water splitting in alkaline and seawater media. Small, 2021. DOI:10.1002/smll.202102777

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