为了实现高效的电催化水分解，这一可再生能源转换的关键反应，阐明析氧反应（OER）的迟缓/破坏机理具有重要意义。
近日，韩国蔚山国立科学技术学院Kwang S. Kim报道了一种具有高催化活性且持久的OER催化剂的有效合成策略。
文章要点
1）研究人员首先以葡萄糖为载体，对RuCl3和NiCl3进行研磨，使Ni掺杂的Ru纳米颗粒在400 °C、O2气流下热解2 h后均匀生长。在热解过程中，葡萄糖中的碳基有助于将Ru部分还原为金属形式，从而形成具有Ru氧化物壳层结构和镍掺杂金属核的核壳结构（Ni-Ru@RuOx）。为了形成金属空位，将热解后收集的样品通过强酸和电化学处理进行浸出（热酸浸Ni-Ru@RuOx-HL、冷酸浸Ni-Ru@RuOx-CL和电化学处理Ni-Ru@RuOx-EL）。
2）利用Operando同位素标记的OLEMS研究和Ru、Ni的溶解图谱，研究人员揭示了催化剂通过非破坏性途径选择性引导酸性水氧化的独特之处。研究发现，通过热酸处理，催化剂表面大量的Ni被浸出，形成稳定的金属空位，导致Ru-O键长变短，从而使催化剂通过酸-碱O-O键的形成增加了与吸附物的相互作用。相反，冷酸处理对Ni的不完全浸出在OER过程中通过电化学浸出Ni形成金属空位，这加快了直接晶格氧耦合的降解过程。
3）实验结果显示，热酸处理合成的催化剂在184/229 mV的低过电位下具有10/100 mA cm−2的电流密度，并在强酸性介质中20 mA cm−2的高电流密度下，保持水氧化性能达到200 h。
这项工作提供了一种具有高活性和稳定的OER催化剂的一般方法。同时，该方法可推广到其他金属基催化剂中，以提高催化剂的活性和耐久性。
参考文献
Ahmad M. Harzandi, et al, Ruthenium Core–Shell Engineering with Nickel Single Atoms for Selective Oxygen Evolution via Nondestructive Mechanism, Adv. Energy Mater. 2021
DOI: 10.1002/aenm.202003448
https://doi.org/10.1002/aenm.202003448
