Ru基析氧反应（OER）电催化剂在高效电解水方面显示出巨大的前景，但其快速降解对商业应用构成了重大挑战。
有鉴于此，美国斯坦福大学Robert Sinclair，Thomas F. Jaramillo，英国曼彻斯特城市大学Laurie A. King，美国SLAC国家加速器实验室Michal Bajdich报道了几种Ru基烧绿石（A2Ru2O7，A=Y，Nd，Gd，Bi）OER电催化剂，并证明了相对于RuO2，其催化Ru中心的活性和稳定性都有所提高。通过实验和理论分析相结合，揭示了A位元素在酸性OER条件下是如何影响催化剂活性和稳定性。
文章要点
1）研究发现，与Ru2O2相比，A2Ru2O7中较长的Ru−O键和较弱的Ru 4d和O 2p轨道的相互作用导致初始活性增强。同时，催化剂的OER活性会随时间变化，并伴有A位和Ru溶解，其相对速率取决于A位的元素。
2）研究人员基于密度泛函理论（DFT）计算构建的Pourbai图揭示了实验观察到的这种溶解的驱动力，表明本文研究的所有组分在酸性OER条件下都具有热力学上的不稳定性。此外，理论活性预测结果表明，A位阳离子浸出和OER活性之间的趋势保持一致。这些趋势加上Bader电荷分析表明，溶解暴露出高度氧化的Ru位，表现出增强的活性。
3）以稳定性数（molO2evolved/molRu dissolved）作为比较度量， A2Ru2O7材料表现出比标准RuO2更大的稳定性，并与某些Ir混合金属氧化物的稳定性相当。
研究工作提供了一条提高Ru基电催化剂活性和耐久性的途径，并最终实现了水电解槽的高效率。
McKenzie A. Hubert, et al, Acidic Oxygen Evolution Reaction Activity−Stability Relationships in Ru-Based Pyrochlores, ACS Catal., 2020
DOI：10.1021/acscatal.0c02252
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02252
