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賈殿贈/郭繼璽Appl. Catal. B.: 互摻雜Ru-Ni氧化物納米片用于電化學/太陽能驅動全分解水

合理設計具有優異活性和穩定性的過渡金屬氧化物基雙功能催化劑對于有效分解水仍然是一個巨大的挑戰。

新疆大學賈殿贈、郭繼璽等報道了一種通過自模板策略合成的互摻雜Ru-Ni氧化物((Ru-Ni)O_x)，能夠用于高效電催化HER和OER。

作者首先通過自發氧化還原反應形成Ru-Ni(OH)₂前驅體，隨后在空氣中進行氧蝕刻得到互摻雜Ru-Ni氧化物，其中Ni-RuO₂和Ru-NiO分別作為OER和HER的活性中心。(Ru-Ni)O_x納米陣列通過互摻雜和電位誘導的協同作用能夠優化催化劑電子結構。

在HER過程中，電流密度為10 mA cm^-2時，(Ru-Ni)O_x的過電位為14.5 mV，Tafel斜率為21.5 mV dec^-1。另外，(Ru-Ni)O_x還具有出色的OER活性，其過電位低至237.2 mV(10 mA cm^-2)。

DFT計算表明，電子結構的調節可以調整d帶中心并提高電荷密度，從而優化H*的吸附能，以提高Ru-NiO上的HER性能。X射線光電子能譜分析證實了電位誘導的協同效應，NiO衍生的NiOOH有利于H₂O解離以增強Ni-RuO₂上的OER.。

另外，建立了電化學/太陽能驅動的堿性全水解電解槽，僅需1.48 V的超低電池電壓就可產生10 mA cm^-2的電流密度，性能遠超先前報道的雙功能電催化劑。

Inter-doped ruthenium-nickel oxide heterostructure nanosheets with dual active centers for electrochemical-/solar-driven overall water splitting. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120611

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