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人們希望通過精確調節RuO_x催化劑的Ru-O共價性增強質子交換膜燃料電池的RuO_x催化劑穩定性。含有d軌道電子的過渡金屬以摻雜或者合金的方式與RuO_x結合有可能影響RuO_x的原子配位環境，這導致如何精確和連續調節Ru-O的共價鍵非常困難。

有鑒于此，北京大學郭少軍教授等報道鑭系金屬摻雜能夠通過5s/5p軌道的屏蔽效應，逐步調節電子結構，從而連續的調節Ru-O共價鍵，從而顯著改善RuO_x的穩定性。

本文要點

(1)

理論計算結果驗證說明Ln-RuO_x的變化改變逐步調節電子結構，因此連續控制Ru-O化學鍵的共價性，并且催化劑的耐久性隨著Ru-O的共價性呈現火山型變化規律。

(2)

在各種Ln-RuO_x中，Er-RuO_x是最好的催化劑，穩定性比RuO₂提高35.5倍，而且Er-RuO_x構筑器件達到3 A cm^-2電流密度所需的電壓僅為1.837 V，而且在500 mA cm-2電流密度運行100 h的過程，性能的衰減僅為37 μV h^-1。

參考文獻

Li, L., Zhang, G., Zhou, C. et al. Lanthanide-regulating Ru-O covalency optimizes acidic oxygen evolution electrocatalysis. Nat Commun 15, 4974 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-49281-2

https://www.nature.com/articles/s41467-024-49281-2