电化学析氢具有热值高、零排放等优点，是生产高纯度氢气作为可再生能源载体将电能转化为可持续燃料的最有潜力的方法之一。目前，限制碱性电解槽发展的关键因素是在析氢反应(HER)和析氧反应(OER)中不可降低的高施加电压。值得注意的是，在酸性介质中有足够浓度的H⁺离子，这可以使HER的反应速率比在碱性介质中快两到三个数量级。

近日，哈工大Liang Zhen，Bo Song，Cheng-Yan Xu通过密度泛函理论(DFT)计算发现，催化剂-载体的相互作用可以优化OER过程中间物种Ru位点的吸附能，从而降低反应势垒。此外，在OER过程中，从WC转移到RuO₂的电子可以保护Ru活性中心不被过度氧化。

文章要点

1）研究人员通过简单的盐模板策略合成了锚定在碳片上的RuO₂-WC纳米颗粒。

2）RuO₂-WC纳米粒子结合了载体效应、优异的催化活性和优异的导电性能，表现出显著的OER性能，仅需347 mV的η₁₀，塔菲尔斜率低至88.5 mV dec^-1。具体而言，RuO₂-WC纳米粒子的质量活性高达1430 A g_Ru^-1，约为商用RuO₂（176 A g_Ru^-1）的8倍。

3）采用RuO₂-WC双功能纳米粒子，结合优异的HER性能和仅58 mV的低η₁₀值和66 mV dec^-1的塔菲尔斜率，构建了一种单电池电位仅为1.66V，即可实现10 mA cm^-2电流密度的酸性电解槽，并具有良好的长期稳定性。

这一策略为设计高效的双功能电催化剂提供了一条新的途径，平衡了酸性OWS的高催化活性和低成本。

参考文献

Shu-Chao Sun, et al, Bifunctional WC-Supported RuO₂ Nanoparticles for Robust Water Splitting in Acidic Media, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202202519

https://doi.org/10.1002/anie.202202519