鲁统部/余自友Angew：RuO2上含氧阴离子工程助力高效质子交换膜电解水

催化计 · 公众号 · · 2024-08-15 20:45

正文

电催化讨论群-1： 529627044

质子交换膜电解槽（ PEMWE ）的阳极 OER 催化剂需要使用昂贵且稀有的铱催化剂。 RuO ₂ 具有更低的价格和较高的 OER 活性，但是稳定性较差。

有鉴于此， 天津理工大学鲁统部教授、余自友教授等 报道一种阴离子改性策略，提高 RuO ₂ 的酸性 OER 性能。

本文要点

要点1. 设计了将硫酸盐固定在 RuO ₂ /MoO ₃ 的多组分催化剂，在 10 mA cm ^-2 电流密度得到 190 mV 的过电位，而且能够稳定工作 500 小时，催化剂性能衰减的速率非常低（仅为 20μV h ^-1 ）。组装为 PEMWE 电解槽实现了 500 mA cm ^-2 得到 150 h 的优异稳定性。

要点2. 实验和 DFT 理论结果表明， MoO ₃ 能够稳定 RuO ₂ 表面的硫酸根阴离子，抑制 OER 过程中浸出。这种 MoO ₃ 锚定硫酸盐的策略能够降低 RuO ₂ 表面 *OOH 中间体的形成能，阻碍表面 Ru 的损失、晶格氧的损失，从而实现了更高的 OER 活性和优异的催化持久性。

Ying Duan, Lin-Lin Wang, Wen-Xing Zheng, Xiao-Long Zhang, Xiao-Ran Wang, Guo-Jin Feng, Zi-You Yu, Tong-Bu Lu, Oxyanion Engineering on RuO ₂ for Efficient Proton Exchange Membrane Water Electrolysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202413653

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202413653

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