在过去的几十年里，自然光合作用激发了许多用于制备可再生燃料的新策略。在这方面，催化水分解成氧气和氢气是一个非常有前途的过程。然而，为了实现这一目标，需要开发高效的水氧化催化剂（WOCs）以克服水氧化为氧气时，阳极半反应的高能垒。
近日，德国维尔茨堡大学Frank Würthner，西班牙巴塞罗那科学技术院（BIST）Antoni Llobet首次报道了一种三核超分子Ru(bda)（bda：2，2‘-联吡啶-6，6’-二羧酸盐）催化剂（MC3），其锚定在多壁碳纳米管（MWCNT）上，然后固定在玻碳电极上（MC3@CNT@GC），在多相水氧化反应中表现出优异的性能。
文章要点
1）为了将三核Ru(bda)催化剂MC3锚定在MWCNT表面，在新制备的MWCNT在THF中的分散体中加入0.1 mL MC3三氟乙醇（TFE）溶液。为了确认催化剂MC3确实锚定在CNTs，上，通过在硅片上旋涂MC3@CNT分散体进行了AFM测量。结果显示，与裸露的CNT 相比，单个用MC3修饰的CNT的放大倍率和高度剖面清楚地显示了MC3分子在CNT表面的分布。首次实现了利用微观方法证明了未功能化的Ru(bda)配合物通过非共价相互作用直接锚定在CNT上。
2）在电化学研究中，将MC3@CNT悬浮液滴加到玻碳圆盘电极（MC3@CNT@GC）上制备工作电极（WE）。通过重复循环伏安(CV)扫描在阳极上活化催化剂，在1.45 V的电位下（vs.NHE），催化剂的催化电流密度为186 mA cm-2。活化的催化剂在起始过电位为330 mV时，开始催化水氧化反应。
3）X射线吸收光谱和电化学测试表明，复合阳极具有很高的稳定性，在180万次循环后没有任何退化现象。对不同催化剂浓度下活化电极的循环伏安数据进行了波形分析，表明其为单分子水亲核攻击机理，其表观速率常数TOFmax（周转频率）为3200 s-1。
Dorothee Schindler, et al, Efficient Electrochemical Water Oxidation by a Trinuclear Ru(bda) Macrocycle Immobilized on Multi-Walled Carbon Nanotube Electrodes, Adv. Energy Mater. 2020
DOI: 10.1002/aenm.202002329
https://doi.org/10.1002/aenm.202002329
