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Nature Commun：Sr和Ta共掺杂打破RuO2酸性OER的活性-稳定性标度关系

纳米技术
2025-02-18


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RuO2作为酸性OER电催化剂面临着并不是特别优异（mediocre）的催化活性，而且因为Ru-O共价键导致稳定性不足。有鉴于此，韩国成均馆大学Hyoyoung Lee等通过熔盐辅助退火法合成具有拉伸应力的Sr和Ta共掺杂纳米RuO2电催化剂。

本文要点：

（1）

催化剂的拉伸应力导致Ru-O化学键的长度拉伸，降低共价性，因此阻碍晶格氧参与反应，阻碍结构坍塌。

通过Sr-Ta-Ru物种之间的电子调控，能够优化O位点的脱质子化反应和Ru位点的中间体吸附，因此降低反应能垒。通过详细的实验和理论计算，表明这种催化剂实现了活性-稳定性之间的平衡。

（2）

具有应力的电极在0.5 M H2SO4电解液和10 mA cm-2电流密度的过电势达到166 mV，稳定性S指标（S-number, stability number，molO2/molRu-dissolved）提高了一个数量级，稳定性比原本催化剂显著提高。在单个电解池以及PEM电解槽中的长期工作过程中，没有明显的性能衰减。

这项研究展示了拉伸应力和掺杂策略是非常有效的策略用于增强Ru基催化剂的酸性OER催化活性。

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参考文献

Liu, Y., Wang, Y., Li, H. et al. Effectiveness of strain and dopants on breaking the activity-stability trade-off of RuO2 acidic oxygen evolution electrocatalysts. Nat Commun 16, 1717 (2025).

DOI: 10.1038/s41467-025-56638-8

https://www.nature.com/articles/s41467-025-56638-8




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