厦大/广工大/陕师大AM：CdRu2IrOx纳米骨架实现长时间酸性OER

析氧反应（OER）在质子交换膜电解过程中起着关键作用，但电催化剂在酸性条件下仍存在活性低、稳定性差的缺点。

基于此，厦门大学黄小青教授、广东工业大学徐勇教授和陕西师范大学林海平教授等人报道了一类新型的具有扭曲结构的CdRu₂IrO_x纳米骨架，用于酸性OER。

测试发现，CdRu₂IrO_x在0.5 M H₂SO₄中显示出189 mV的超低过电位和1500 h的超长稳定性，在10 mA cm^-2下实现OER，总体上优于已报道的催化剂（过电位约200 mV和稳定性小于500 h）。

此外，使用扭曲的CdRu₂IrO_x的质子交换膜水电解槽（PEMWE）可以在0.1 A cm⁻²下稳定运行90 h。

通过密度泛函理论（DFT）计算，作者揭示了OER性能增强的机理。作者首先计算了常规RuIrO₂上OER的能垒，在初始状态下，暴露的Ru和Ir原子与水溶液中的水分子成键。第一质子耦合电子转移（PCET）倾向于发生在Ru原子上，自由能增加1.32 eV。第二个PCET发生在Ir原子上，导致Ir-OH和Ru-OH构型，能量上坡为1.12 eV。

Ru原子上的第三个PCET比Ir原子上的PCET能量更有利，导致Ru-O和Ir-OH态。第四种PCET倾向于在Ru原子上形成Ru-OOH和Ir-OH构型，它们可以转化为Ru-OO和Ir-H₂O。

在该反应路径中，Ru原子上发生了三个PCET步骤，因此在OER过程中Ru的氧化态比Ir的氧化态增加得更明显。Ru附近的Ir原子作为助催化剂，在O₂生成过程中接受来自Ru的质子。

在畸变存在的情况下，Ir原子的限速阶能垒为2.40 eV，比Ru原子的限速阶能垒要大，说明Ru原子是OER的活性位。需注意，畸变结构上限速步骤的能量势垒低于没有畸变的规则结构，得出结论，畸变的存在有助于提高OER性能。

Structurally-Distorted RuIr-Based Nanoframes for Long-Duration Oxygen Evolution Catalysis. Adv. Mater., 2023, DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202305659.