通过对组成和结构的精细控制，开发基于过渡金属氧化物（TMO）的双功能催化剂以实现有效的总水分解是一项艰巨的任务。

有鉴于此，北京大学齐利民教授报道了在碳布上合理设计和可控制备具有独特的异质结构互掺钌钴氧化物（(RuCo)O_x）空心纳米片阵列。

文章要点

1）研究人员通过一系列过程在CC上制备出空心(Ru-Co)O_x纳米片阵列，包括Co MOF纳米片阵列的简易溶液生长，通过在Ru³⁺水溶液中简单的离子交换将固体纳米片转化为空心Ru-Co MOF衍生物纳米片，以及通过在300 °C空气中退火将固体纳米片转化为独特的空心(Ru-Co)O_x纳米片。

2）(Ru-Co)Ox纳米薄片阵列垂直放置在CC表面，同时经过原位转化后，空心纳米片的形貌被很好地保存下来。XRD图谱表明，所得到的(Ru-Co)O_x纳米片阵列既对应于金红石型RuO₂。TEM图像显示了(Ru-Co)O_x纳米片的中空结构。放大的TEM图像显示，壳层厚度约为43 nm。相应的选区电子衍射(SAED)图显示，Co-RuO₂的(10 1)晶面有一个间距为0.253 nm的环，Ru-Co₃O₄的(400)晶面有一个间距为0.205 nm的环，这表明(Ru-Co)O_x是由互掺的Ru-Co氧化物纳米晶组成的多晶(Ru-Co)O_x。HRTEM图像显示纳米晶粒随机排列，晶格条纹分别位于Co-RuO₂的(101)面和Ru-Co3O4的(400)面，这与SAED结果一致，证实了(Ru-Co)Ox异质结构互掺纳米片的形成。

3）由于(Ru-Co)O_x纳米阵列具有更多的活性中心暴露、优化的电子结构和界面协同效应等良好的组成和结构优势，使其作为双功能催化剂表现出优异的性能。实验结果表明，(Ru-Co)O_x催化剂在10 mA cm^-2时的过电位为44.1 mV，Tafel斜率为23.5 mV dec^-1，具有优异的HER活性；在10 mA cm^-2时的过电位为171.2 mV，表现出优异的OER活性。与已报道的双功能电催化剂相比，(Ru-Co)O_x纳米阵列作为碱性总水分解的双功能电催化剂具有更好的性能。

Cheng Wang, Limin Qi, Heterostructured Inter-Doped Ruthenium-Cobalt Oxide Hollow Nanosheet Arrays for Highly Efficient Overall Water Splitting, Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI：10.1002/anie.202005436

https://doi.org/10.1002/anie.202005436