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發現高效穩定的酸性析氧反應（OER）電催化劑對于質子交換膜水電解槽的商業化至關重要。

近日，鄭州大學Siyu Lu證明了具有接近理想的 Ru?Ru 原子間距離和獨特的 Ru?O 雜化態的短程 Ru 原子陣列可以觸發直接的 O*?O* 自由基耦合，形成中間體 O*?O*-酸性 OER 期間的 Ru 構型，不會產生 OOH* 物質。此外，Ru原子陣列抑制了OER中晶格氧的參與和活性Ru的溶解。

文章要點

1）受益于這些優勢，所設計的 Ru 陣列-Co₃O₄ 電催化劑打破了困擾 RuO₂ 基電催化劑的活性/穩定性權衡，在 0.5 M H₂SO₄ 中在 10 mA cm^?2 下提供僅為 160 mV 的優異 OER 過電勢，并且具有出色的性能在 1500 小時運行期間具有耐久性，是迄今為止報道的最好的酸穩定性 OER 電催化劑之一。

2）¹⁸O 標記原位光譜測量與理論研究表明，短程 Ru 原子陣列在 OER 過程中開啟了氧化物路徑機制 (OPM)。因此，研究工作不僅指導了改進的酸性 OER 催化劑的設計，而且還鼓勵人們追求基于短程金屬原子陣列的電催化劑用于其他電催化反應。

參考文獻

Jiangwei Chang, et al, Oxygen Radical Coupling on Short-Range Ordered Ru Atom Arrays Enables Exceptional Activity and Stability for Acidic Water Oxidation, J. Am. Chem. Soc., 2024

DOI: 10.1021/jacs.3c13248

https://doi.org/10.1021/jacs.3c13248