设计在酸性介质中高效电催化剂是促进质子交换膜(PEM)电解槽广泛应用的一种有前景的策略。另外,析氧反应(OER)需要高过电位(η)来克服水分解过程中的高热力学能垒。
哈尔滨工业大学孙建敏团队报道了一种将具有大离子半径的Mo和Ce引入到RuO2的策略,以调节Ru-O键周围的电子结构,提高RuO2在酸性条件下的OER活性和稳定性。
Mo和Ce可以作为电子给体将电子转移到Ru上,有效地提高了Ru3MoCeOx在强酸性环境下的活性以及活性位点的溶解抵抗力。同时,Mo和Ce的共掺杂增强了Ru-O键的共价性和d-p轨道的杂化度,有效地调节了Ru3MoCeOx的电子结构从而获得更好的OER性能。
更重要的是,与RuO2相比,Ru3MoCeOx在OER过程中形成氧化中间体*OOH的能垒从0.78 eV降低到0.60 eV,从而显着促进了OER 活性。
在0.5 M H2SO4中, Ru3MoCeOx表现出出色的OER 性能,电流密度为10 mA cm-2时的过电位仅为164 mV,并拥有卓越的质量活性(1469.5 A g‒1,1.53 V vs RHE)。此外, Ru3MoCeOx可以在100 mA cm -2电流密度下连续电解100小时,表现出优异的稳定性。
Tuning electron correlations of RuO2 by co-doping of Mo and Ce for boosting electrocatalytic water oxidation in acidic media. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120528
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