武汉纺大姚娜/王星团队: 开发高性能RuO₂催化剂的创新调控策略

本文针对质子交换膜(PEM)电解水技术中阳极酸性析氧反应(OER)动力学迟缓及RuO₂催化剂稳定性差的问题，提出了一种创新的Lewis碱调控策略。研究背景指出，RuO₂虽具有低过电位和高本征活性，但长期稳定性不足，原因是其倾向于遵循晶格氧氧化机制(LOM)路径，导致氧空位和Ru过度氧化溶解。研究目的为通过引入Lewis碱元素(Al、Ga、In)到RuO₂晶格，激活并稳定LOM路径，以提升催化剂的活性和耐久性。结论表明，将p族元素In作为路易斯碱掺入RuO₂，能有效抑制Ru过氧化，稳定氧空位，并动态调控界面水结构，最终获得优异性能：在10 mA cm⁻²电流密度下过电位仅194 mV，且PEMWE器件在1 A cm⁻²下稳定运行超1000小时。该工作为开发高性能金属氧化物催化剂提供了新途径。