梁汉锋/江秋/姚芬JACS：八面体Ru-O-Co协同配位助力酸性OER

酸性析氧反应（OER）由于其恶劣的氧化和腐蚀环境，一直是质子交换膜水电解槽的瓶颈。

基于此，厦门大学梁汉锋副教授、电子科技大学江秋副教授和吉林师范大学姚芬博士等人报道了一种原子Ru选择性取代八面体上Co位点的电催化剂（记为RuCoO_x），极大提高Co₃O₄尖晶石的酸性OER活性和稳定性。

由此产生的高度对称的八面体Ru-O-Co协同配位，具有强电子耦合效应，实现了直接双氧自由基耦合OER途径。即使Ru质量负载较低（约42.8 μg cm^-2），RuCoO_x也具有良好的酸性OER性能，过电位为200 mV，在10 mA cm^-2时电位衰减率为0.45 mV h^-1。

通过密度泛函理论（DFT）计算，作者研究了RuCoO_x上的OER反应途径。作者首先评估了RuCoO_x的两种公认的OER机制，即AEM和LOM。计算结果表明，RuCoO_x在AEM反应途径下的电位决定步骤（PDS）是Co_oct位点上的脱氢步骤（1.88 eV），而晶格氧活化的O-O耦合步骤在相同位点上遵循LOM反应途径（2.07 eV）。AEM的最大吉布斯自由能低于LOM反应途径，说明RuCoO_x优先选择AEM途径。

由于RuCoO_x中Ru_oct位点上的OER过程只受到*O到*OOH中间体转化的显著阻碍，而*OH中间体的吸附和随后的脱氢进行得容易得多，表明RuCoO_x上的OER可能是由杂原子Ru_oct-O-Co_oct单元驱动的不寻常的DOM反应途径。DOM涉及到*OH中间体的吸附，随后的脱氢，最后的双氧自由基偶联过程，该过程在理论和实验方面都得到了广泛的研究。作者进一步计算了Ru_oct-O-Co_oct单元的键长和键角，发现它们高度对称，原子距离缩短。

Direct Dioxygen Radical Coupling Driven by Octahedral Ruthenium–Oxygen-Cobalt Collaborative Coordination for Acidic Oxygen Evolution Reaction. J. Am. Chem. Soc., 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c05556.