开发高活性和稳定的双功能贵金属基电催化剂以实现全解水极具挑战性。近日，青岛科大刘希恩、刘尚果、扬州大学Feng Ligang报道了氧化钌的电子和晶格工程用于高活性和稳定的水分裂。

本文要点：

1) 作者通过简单的熔盐法开发了一种具有氧空位的金红石结构钌锌固溶体氧化物（Ru_0.85Zn_0.15O_2-δ）。Ru_0.85Zn_0.15O_2-δ具有丰富的超小纳米颗粒簇边缘，以及超低的过电势，即在10 mA cm⁻²电流密度下，酸性析氧反应（OER）为190 mV，碱性析氢反应（HER）为14 mV。此外，它在不同电解质中具有优异的全解水活性和耐久性。

2) 实验表征和密度泛函理论计算表明，Zn和氧空位的掺入可以通过电荷再分配优化RuO₂的电子结构，从而显著抑制可溶性Ru^x>4的生成，并优化了OER氧中间体的吸附能。同时，Zn的掺入可以扭曲局部结构，以激活扭曲Ru_0.85Zn_0.15O_2-δ上的悬空O原子作为质子受体，从而牢固结合H₂O*中的H原子以稳定H₂O，并显著提高HER活性。

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Liqiang Hou et.al Electronic and Lattice Engineering of Ruthenium Oxide towards Highly Active and Stable Water Splitting Adv. Energy Mater. 2023

DOI: 10.1002/aenm.202300177

https://doi.org/10.1002/aenm.202300177