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陽極析氧反應(yīng)(OER)緩慢的動(dòng)力學(xué)嚴(yán)重限制了酸性條件下電解水制氫的效率。Ir基氧化物，Ru基氧化物及其衍生物具有足夠的耐腐蝕性能，能夠承受OER苛刻的酸腐蝕和氧化環(huán)境。

然而，Ir的稀缺性和相對(duì)較低的OER活性不足以滿足工業(yè)要求，而Ru基催化劑由于在OER過程中形成可溶性Ru氧化物(如RuO₄)而通常表現(xiàn)出較差的穩(wěn)定性。

目前，RuIr雙金屬氧化物可能是能夠有效催化酸性O(shè)ER的先進(jìn)催化劑，其中，RuIr雙金屬氧化物中Ru表現(xiàn)出強(qiáng)烈的氧化態(tài)，并且Ru的氧化還原可能受到RuIr雙金屬氧化物體系中Ir物種的影響。

為了實(shí)現(xiàn)高效穩(wěn)定催化酸性O(shè)ER，對(duì)RuIr雙金屬氧化物的設(shè)計(jì)必須滿足兩個(gè)方面：一個(gè)是Ru活性中心穩(wěn)定的高氧化態(tài)，另一個(gè)是防止Ru物種被過度氧化而溶解和失活。

蘇大Nature子刊：帶有氧化電荷的Ru物種立大功，顯著提高Ru0.5Ir0.5O2酸性O(shè)ER活性

基于此，蘇州大學(xué)康振輝、劉陽、邵名望和程濤等通過兩步熔融堿法成功合成了二維Ru_0.5Ir_0.5O₂取代固溶體，并研究了其催化酸性O(shè)ER的性能。

結(jié)果表明，穩(wěn)定且?guī)в醒趸姾傻腞u物種顯著提高了二維RuIr氧化物的OER活性，最優(yōu)的Ru_0.5Ir_0.5O₂催化劑在酸性介質(zhì)中電流密度達(dá)到10 mA cm^?2時(shí)的OER過電位僅為151 mV，并且其在10 mA cm^?2電流密度下連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行超過618.3 h。

此外，Ru_0.5Ir_0.5O₂催化劑在1.44 V_RHE下的質(zhì)量活性和轉(zhuǎn)換頻率(TOF)分別為730.4 A g_Ir+Ru^?1和6.84 s^?1。

脈沖電壓感應(yīng)電流(PVC)、循環(huán)伏安(CV)、密度泛函理論(DFT)計(jì)算和瞬態(tài)光電壓(TPV)測(cè)試結(jié)果表明，在較低的外加電壓下，Ru_0.5Ir_0.5O₂能夠形成更多的高價(jià)態(tài)Ru活性位點(diǎn)，且Ru_0.5Ir_0.5O₂中儲(chǔ)存的氧化電荷量顯著影響其析氧性能；同時(shí)，除了具有二維結(jié)構(gòu)特征外，Ru_0.5Ir_0.5O₂中的Ru-O-Ir局部結(jié)構(gòu)存在強(qiáng)烈的相互作用，這種相互作用導(dǎo)致Ru-O-Ir具有高穩(wěn)定性，阻止了活性位點(diǎn)的過度氧化溶解，使得Ru_0.5Ir_0.5O₂催化劑能夠高效穩(wěn)定催化酸性O(shè)ER。

Stable and Oxidative Charged Ru Enhance the Acidic Oxygen Evolution Reaction Activity in Two-dimensional Ruthenium-iridium Oxide. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-41036-9

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