多金屬氧化物通過等構取代（isomorphic substitution strategy），具有獨特的電子結構和幾何結構，調節的電子能帶，配位環境，因此能夠對催化水氧化反應產生獨特的貢獻，這個效應對于質子交換膜電解水器件（PEMWE）非常重要。
有鑒于此，北京化工大學劉景軍教授、云南貴金屬研究所劉鋒博士等報道首次通過等構取代策略，合成了控制氧缺陷（Ov）密度的InSnRuO2，這種合成方法使用三價In產生Ov，相鄰金屬離子作為供電子體，因此形成有序和密集的In-Ov-Ru-O-Sn結構。
在酸性水氧化催化反應中，InSnRuO2催化劑具有超低的過電勢（183 mV），質量活性達到103.02 A mgRu-1。PEMWE的長期穩定性測試結果表明，能夠在比較低的電壓（1.56 V）和50 mA cm-2電流密度持續工作200 h，在0.5 M H2SO4電解液中的性能超過了IrO2||Pt/C。
（2）
加速老化測試結果表明PEMWE器件使用純水電解液沒有明顯電壓增加，甚至是在電流密度從1 A cm-2提高至5 A cm-2。顯著改善的性能與密集Ov電子極化能夠穩定In-Ov-Ru-O-Sn結構，因此能夠同時活化氧物種的能帶，并且顯著增強OER反應動力學。更加重要的一點是，自限域Ov電子極化能夠導致熵和焓的降低，因此阻礙Ru原子溶解，得到長期穩定的氧化物。這項工作有助于設計下一代含有極化子的Ru催化劑以及設計結構不對稱的載體活性位點用于電催化PEMWE。
參考文獻
Yanhui Sun, Mingyue Xiao, Feng Liu, Jun Gan, Shixin Gao, Jingjun Liu, Oxygen Vacancy-Electron Polarons Featured InSnRuO2 Oxides: Orderly and Concerted In-Ov-Ru-O-Sn Substructures for Acidic Water Oxidation, Adv. Mater. 2024
DOI: 10.1002/adma.202414579
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202414579
