Small：Ru团簇表面电氧化产生RuO2，实现高效稳定析氧反应

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Small：Ru团簇表面电氧化产生RuO2，实现高效稳定析氧反应
便携式电子产品和电动汽车的迅速发展高度依赖于先进的能量储存和转换技术，并且基于多电子-质子转移的非均相析氧反应(OER)是实现快速电化学能量可逆转换的关键。然而，OER过程中关键中间体(*OH、*O和*OOH)转移所需的高过电位严重阻碍了电池能量效率的提高。因此，构建高活性、高选择性、高耐久性的电催化剂对于深入研究催化剂中间体与含氧中间体之间的动力学机理至关重要。
近日，中科院上海硅酸盐研究所张涛课题组将Ru团簇锚定在VS2表面，其中Ru-VS2催化剂无序地包埋在碳纤维中并组装成集成电极(Ru-VS2@CC)。
Small：Ru团簇表面电氧化产生RuO2，实现高效稳定析氧反应
Small：Ru团簇表面电氧化产生RuO2，实现高效稳定析氧反应
电化学性能测试结果显示，所制备的Ru-VS2@CC催化剂在50 mA cm−2电流密度下的OER过电位为245 mV，,Tafel斜率为56 mV dec−1，优于RuO2(302 mV/84 mV dec−1)和VS2@CC(469 mV/124 mV dec−1)；Ru-VS2@CC在0.6 V下连续运行20小时后，活性下降小于2%。
此外，利用Ru-VS2@CC作为空气阴极的ZAB具有941 mA h g−1的最高容量和186 mW cm−2的最大功率密度，并且其工作了470小时后没有明显的电压衰减(并保持了0.62 V的电压间隙)。
Small：Ru团簇表面电氧化产生RuO2，实现高效稳定析氧反应
Small：Ru团簇表面电氧化产生RuO2，实现高效稳定析氧反应
实验结果和理论计算表明，在反应过程中，Ru-VS2@CC上的Ru团簇会首先被氧化为RuO2，其不仅能够作为保护层以防止内部Ru核被腐蚀，而且还能够提供充足的反应活性位点，从而提高反应活性；同时RuO2封装外壳通过Ru/VS2接触界面诱导更多电荷来调节表面电子排布，Ru 3p和O2p轨道的电子耦合促进了Ru的费米能级的正移，从而减少了中间体的迁移能垒，并优化了*OOH到O2转化的决速步(RDS)。因此，通过电氧化调节金属中心的表面电子结构并保护Ru核对于建立有效的催化活性和稳定性至关重要。
Electrochemical Oxidation Encapsulated Ru Clusters Enable Robust Durability for Efficient Oxygen Evolution. Small, 2023. DOI: 10.1002/smll.202207170

原创文章，作者：Gloria，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/07/d4d9997572/

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