Nat Commun：使用 V 掺杂 RuO2 设计高密度微晶边界用于酸中的高性能析氧

Nanoyu

2025-05-15

由于活性和稳定性之间的权衡，为质子交换膜水电解槽设计高效的酸性析氧催化剂具有挑战性。

在这项工作中，郑州大学Siyu Lu，Jiangwei Chang在RuO₂中构建了用V-掺质的高密度的微结晶颗粒边界（GB-V-RuO₂）。

文章要点

1）理论和实验结果表明，这是一种高活性、耐酸性的OER催化剂。具体来说，GB-V-RuO₂需要159、222和300mA的低过电压能在0.5M H₂SO₄中分别达到10、100和1500 mA cm^-2_geo。

2）Operando EIA、ATR-SEIRAS FTIR和DEMS测量揭示了GB在稳定格子氧从而抑制格子氧介导的OER途径方面的重要性。因此，即使在高电流密度下，吸附质演变机制途径也变得主导。

3）密度函数理论分析证实，GB可以稳定V掺杂剂，并且它们之间的协同作用调节RuO₂的电子结构，从而优化OER中间物种的吸收并提高电催化剂的稳定性。研究工作展示了克服传统活性/稳定性困境的合理策略，为开发高性能酸性OER催化剂提供了良好的前景。

参考文献

Wu, H., Fu, Z., Chang, J. et al. Engineering high-density microcrystalline boundary with V-doped RuO2 for high-performance oxygen evolution in acid. Nat Commun 16, 4482 (2025).

DOI：10.1038/s41467-025-59472-0

https://doi.org/10.1038/s41467-025-59472-0