阳晓宇&田歌Small: 界面碳起大作用！助力RuO2高效、稳定、pH通用海水分解

电催化海水分解产氢被认为是可持续生产绿色氢气的有效策略。然而，海水的高盐度和成分复杂性导致电催化剂失活和产生不良副反应，这限制了电解海水制氢的实际应用。

为解决上述问题，武汉理工大学阳晓宇和田歌等通过可控氧化-煅烧策略合成了一种由界面碳包围的RuO₂电催化剂，其能够实现高效pH通用电催化整体海水分解。

对于RuO₂-C在海水分解中的反应，所有Ru活化中间体的形成，无论是在碱性、酸性还是中性溶液中，都强烈依赖于电子传输速率和反应物的吸附强度。为此，RuO₂与界面碳在高效电催化海水分解方面具有三个优势：1.界面碳形成独特的纳米融合结构，有效增加电子传导；2.由界面碳限制的RuO₂纳米粒子中的纳米效应和相应的高活性位点暴露；3.高亲水性是由低结晶度RuO₂中的表面羟基覆盖引起的，以增强与反应物水的接触。

因此，这种独特的RuO₂-C结构在模拟海水和天然海水中都显示出在pH通用电催化整体海水分解方面的显著优势。具体而言，使用RuO₂-C组装的海水电解槽，在1.52 V的超低电池电压下输出10 mA cm^-2的电流密度，并在10 mA cm^-2的电流密度下可连续运行达100小时，表现出出色的耐久性。更重要的是，研究人员利用RuO₂-C催化剂组装了一个太阳能驱动系统并用于整体海水分解，显示出95%的法拉第效率。

Interfacial Carbon Makes Nano-Particulate RuO₂ an Efficient, Stable, pH-Universal Catalyst for Splitting of Seawater. Small, 2022. DOI: 10.1002/smll.202203778