電催化海水分解產(chǎn)氫被認為是可持續(xù)生產(chǎn)綠色氫氣的有效策略。然而，海水的高鹽度和成分復雜性導致電催化劑失活和產(chǎn)生不良副反應(yīng)，這限制了電解海水制氫的實際應(yīng)用。

為解決上述問題，武漢理工大學陽曉宇和田歌等通過可控氧化-煅燒策略合成了一種由界面碳包圍的RuO₂電催化劑，其能夠?qū)崿F(xiàn)高效pH通用電催化整體海水分解。

對于RuO₂-C在海水分解中的反應(yīng)，所有Ru活化中間體的形成，無論是在堿性、酸性還是中性溶液中，都強烈依賴于電子傳輸速率和反應(yīng)物的吸附強度。為此，RuO₂與界面碳在高效電催化海水分解方面具有三個優(yōu)勢：1.界面碳形成獨特的納米融合結(jié)構(gòu)，有效增加電子傳導；2.由界面碳限制的RuO₂納米粒子中的納米效應(yīng)和相應(yīng)的高活性位點暴露；3.高親水性是由低結(jié)晶度RuO₂中的表面羥基覆蓋引起的，以增強與反應(yīng)物水的接觸。

因此，這種獨特的RuO₂-C結(jié)構(gòu)在模擬海水和天然海水中都顯示出在pH通用電催化整體海水分解方面的顯著優(yōu)勢。具體而言，使用RuO₂-C組裝的海水電解槽，在1.52 V的超低電池電壓下輸出10 mA cm^-2的電流密度，并在10 mA cm^-2的電流密度下可連續(xù)運行達100小時，表現(xiàn)出出色的耐久性。更重要的是，研究人員利用RuO₂-C催化劑組裝了一個太陽能驅(qū)動系統(tǒng)并用于整體海水分解，顯示出95%的法拉第效率。

Interfacial Carbon Makes Nano-Particulate RuO₂ an Efficient, Stable, pH-Universal Catalyst for Splitting of Seawater. Small, 2022. DOI: 10.1002/smll.202203778