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?中科大AM：富氧空位RuO2亞納米片助力Ru團簇實現高效催化pH通用整體水分解

電化學水分解產氫預計作為一個有效的方式存儲清潔氫能源，從而在未來氫能發展中可以滿足不同的應用。然而，目前用于電催化水分解的電催化劑性能仍然不理想，特別是pH通用的電催化劑，這嚴重阻礙了在不同電解質中高效析氫的發展。

基于此，中國科學技術大學章根強課題組提出了一種功能化策略，通過使用富含氧空位(O_V)的亞納米RuO₂材料包裹Ru納米團簇(Ru@V-RuO₂/C HMS)，可以激活其優越的OER和HER催化活性。

電化學性能測試結果顯示，Ru@V-RuO₂/C HMS催化劑在酸性和堿性溶液中，10 mA cm^?2電流密度下的OER過電位分別為176 mV和201 mV過電位，HER過電位分別為47 mV和6 mV。此外，不論在酸性或堿性條件下，Ru@V-RuO₂/C HMS催化劑都具有優異的電化學穩定性，并且穩定性測試后催化劑的形貌和組分變化幾乎可以忽略不計。

實驗結果和密度泛函理論(DFT)計算表明，富含O_V的RuO₂亞納米片包裹Ru核心可以調控Ru和O的d/p帶中心，從而平衡H*的吸附/解吸行為(ΔG_H*=0.13 eV)，削弱了含氧中間體的吸附，從而加速其反應動力學。

更重要的是，由Ru@V-RuO₂/C HMS組裝的雙電極水電解系統僅需小于1.5 V_RHE的電壓(1.447 V_RHE，0.5 M H₂SO₄和1.137 V_RHE，1.0 M KOH)就可以達到10 mA cm^?2的電流密度，顯示出Ru@V-RuO₂/C HMS催化劑優異的雙功能催化活性。

綜上，該項工作可以為設計通過活性核心上的原子尺度的可控修飾來實現高效性能的電催化劑提供指導。

Arming Ru with Oxygen Vacancy Enriched RuO₂ Sub-nanometer Skin Activates Superior Bifunctionality for pH-Universal Overall Water Splitting. Advanced Materials, 2023. DOI: 10.1002/adma.202206351

原創文章，作者：Gloria，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/13/aee4631e0d/

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