單原子催化劑（SACs）因其優異的金屬原子利用效率，在電催化水分解領域展現出巨大潛力。鑒于此，新西蘭奧克蘭大學Geoffrey I. N. Waterhouse等證明錨定在Co3O4納米棒陣列上的釕單原子（Rux-Co3O4，其中x為釕的負載量百分比）在寬pH范圍（0.3-14）內對析氧反應（OER）、析氫反應（HER）和全水分解均表現出卓越的電催化性能和耐久性。
本文要點：
（1）在1 M KOH、0.1 M PBS和0.5 M H2SO4中，Ru8%-Co3O4分別僅需214、286和138 mV的過電位即可實現OER的10 mA cm-2電流密度，以及13、72和59 mV的過電位實現HER的10 mA cm-2電流密度，性能優于基準RuO2和Pt/C催化劑。
（2）當Ru8%-Co3O4作為陰離子交換膜水電解槽（AEMWE）的陽極和陰極催化劑時，僅需2.06 V的槽電壓即可實現1 A cm-2的電流密度。計時電位法證實，Ru8%-Co3O4在酸性、中性和堿性介質中，于100 mA cm-2電流密度下進行OER和HER時均具有優異的穩定性。
（3）密度泛函理論（DFT）計算表明，Ru8%-Co3O4中豐富的Ru-O-Co界面將d帶中心從-1.72 eV（Ru團簇/Co3O4）移動到-1.58 eV（Ru單原子/Co3O4），為OER和HER創造了更有利的能量路徑。
Y. Zhou, Y. Mao, C. Ye, Z. Wang, S. Wei, J. V. Kennedy, Y. Zhao, H. Yang, B. C. C. Cowie, G. I. N. Waterhouse, Ru Single Atoms Anchored on Co3O4 Nanorods for Efficient Overall Water Splitting under pH-Universal Conditions. Adv. Energy Mater. 2025, 2500700.
https://doi.org/10.1002/aenm.202500700
