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提高堿性HER的催化反應性能對于開發工業級的安培電流密度運行的先進陰離子交換膜水電解槽（AEMWE）至關重要。有鑒于此，天津大學尹燕副教授、張俊峰博士等通過DFT理論計算研究各種3d過渡金屬摻雜M-RuO₂（其中，金屬M包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn），發現Ni-RuO₂是最好的材料。

本文要點：

（1）

摻雜Ni原子能夠促進RuO₂發生部分還原，導致在電化學反應過程中形成具有顯著內建電場（BIEF）的Ni-Ru/RuO₂界面。由此產生的界面內建電場BIEF增強界面電子轉移，這對于降低HER反應的能壘、加快HER反應的動力學至關重要。

（2）

Ni-RuO₂催化劑在1 A cm^-2電流密度取得了134 mV的過電位和20.85 mV dec^-1的低Tafel斜率，Ru的用量僅為0.03 mg cm^-2。高效率BIEF對于催化劑的優異性能起到了關鍵性的作用，構筑的基于Ni-RuO₂的AEMWE僅需1.71 V即可達到1 A cm^-2下穩定運行1000 h。

參考文獻

Tao Liu, Lianqin Wang, Bin Chen, Haotian Liu, Sipu Wang, Yingjie Feng, Junfeng Zhang, Yan Yin, Guiver Michael, Modulating Built-In Electric Field Strength in Ru/RuO₂ Interfaces through Ni Doping to Enhance Hydrogen Conversion at Ampere-level Current, Angew. Chem. Int. Ed. 2025

DOI: 10.1002/anie.202421869

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202421869