EES：Ru单原子-双金属合金表面的预吸附表面氧形成的稳定OOH*中间体用于超低过电位下制氧

在单原子催化剂的基础上设计高效的析氧反应（OER）电催化剂是具有高性价比的碱性水电解槽的一种非常有前途的选择。然而，对于纯双金属合金的速率决定步骤（RDS）（O*到OOH*），OHO*中高能垒的不稳定性是一个严重的挑战。

近日，韩国基础科学研究所（IBS）Hyoyoung Lee报道了石墨碳包裹的钴铁双金属合金上原子分散的Ru单原子（Ru_SACoFe₂/G）作为一种高效、耐用的碱性OER电催化剂。

文章要点

1）研究人员采用深度X射线吸收光谱(XAS)、像差校正透射电子显微镜(AC-TEM)以及理论计算对表面富氧合金中的Ru位点进行了表征。

2）电化学测试结果显示，Ru_SACoFe₂/G具有非凡的本征OER活性，在10 mA cm⁻²电流密度下，具有创纪录的180 mV超低过电位，同时在碱性介质中具有优异的耐久性。

3）密度泛函理论（DFT）结果显示，在双金属合金上具有预吸附表面氧物种的独立Ru位有效地稳定了OOH*中间体，并显著降低了RDS的能垒，从而显著提高了本征OER活性。

4）研究人员将该电催化剂与已报道的Ni₄Mo材料集成为阴极后，电流密度为10 mA cm⁻²的碱性电解槽在1.48 V的极低槽电压下运行稳定，远低于Pt/C-RuO₂对的驱动电压(1.65 V)。因而显示了其在实际应用中的巨大潜力。

J. Lee, A. Kumar, T. Yang, X. Liu, A. R. Jadhav, G. H. Park, Y. Hwang, J. Yu, T. K. C. Nguyen, Y. Liu, S. Ajmal, M. G. Kim and H. Lee, Energy Environ. Sci., 2020

DOI: 10.1039/D0EE03183F

https://dx.doi.org/10.1039/D0EE03183F