Angew：RuO2球体中掺入的Co单原子作为一种坚固耐用的用于HER和OER的双功能电催化剂

Nanoyu

2021-11-24

开发具有高活性、高稳定性的双功能贵金属基析氢（HER）和析氧（OER）电催化剂是清洁和可再生能源的重要目标，但仍具有挑战性。

近日，清华大学陈晨教授报道了通过水热方法成功地将Co单原子引入RuO₂球体（Co-SAC/RuO₂）。

文章要点

1）简而言之，研究人员通过一锅水热过程，然后煅烧，合成了含Co的RuO₂样品。TEM图像显示，Co-SAC/RuO₂具有球形形貌，平均直径为650 nm，外表面粗糙。此外，采用像差校正的高角度环形暗场扫描透射电子显微镜（AC-HAADFSTEM）识别了Co-SAC/RuO₂中的Co SACs。

2）在RuO₂中掺入Co显著提高了Co-SAC/RuO₂催化剂的OER和HER效率，在1 M KOH中用于OER时，在过电位仅为200 mV时，即可获得10 mA cm^-2的电流密度，在0.5 M的H₂SO₄中用于HER的过电位则仅为45 mV。此外，20小时的测试证实了其长期稳定性，催化剂没有任何明显的变化。

3）Co单原子调节策略不仅大大缓解了RuO₂在碱性OER条件下的稳定性问题，而且大大提高了Ru基电催化剂在酸性HER条件下的HER活性。

该研究揭示了Co单原子调节在RuO₂中的作用，为开发具有更佳活性和稳定性的新型电催化剂奠定了基础。

参考文献

Khadim Shah, et al, Cobalt Single Atom Incorporated in Ruthenium Oxide Sphere: A Robust Bifunctional Electrocatalyst for HER and OER, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202114951

https://doi.org/10.1002/anie.202114951