酸性析氧反應(yīng)（OER）由于其惡劣的氧化和腐蝕環(huán)境，一直是質(zhì)子交換膜水電解槽的瓶頸。

基于此，廈門大學(xué)梁漢鋒副教授、電子科技大學(xué)江秋副教授和吉林師范大學(xué)姚芬博士等人報道了一種原子Ru選擇性取代八面體上Co位點的電催化劑（記為RuCoO_x），極大提高Co₃O₄尖晶石的酸性O(shè)ER活性和穩(wěn)定性。

由此產(chǎn)生的高度對稱的八面體Ru-O-Co協(xié)同配位，具有強電子耦合效應(yīng)，實現(xiàn)了直接雙氧自由基耦合OER途徑。即使Ru質(zhì)量負(fù)載較低（約42.8 μg cm^-2），RuCoO_x也具有良好的酸性O(shè)ER性能，過電位為200 mV，在10 mA cm^-2時電位衰減率為0.45 mV h^-1。

通過密度泛函理論（DFT）計算，作者研究了RuCoO_x上的OER反應(yīng)途徑。作者首先評估了RuCoO_x的兩種公認(rèn)的OER機制，即AEM和LOM。計算結(jié)果表明，RuCoO_x在AEM反應(yīng)途徑下的電位決定步驟（PDS）是Co_oct位點上的脫氫步驟（1.88 eV），而晶格氧活化的O-O耦合步驟在相同位點上遵循LOM反應(yīng)途徑（2.07 eV）。AEM的最大吉布斯自由能低于LOM反應(yīng)途徑，說明RuCoO_x優(yōu)先選擇AEM途徑。

由于RuCoO_x中Ru_oct位點上的OER過程只受到*O到*OOH中間體轉(zhuǎn)化的顯著阻礙，而*OH中間體的吸附和隨后的脫氫進(jìn)行得容易得多，表明RuCoO_x上的OER可能是由雜原子Ru_oct-O-Co_oct單元驅(qū)動的不尋常的DOM反應(yīng)途徑。DOM涉及到*OH中間體的吸附，隨后的脫氫，最后的雙氧自由基偶聯(lián)過程，該過程在理論和實驗方面都得到了廣泛的研究。作者進(jìn)一步計算了Ru_oct-O-Co_oct單元的鍵長和鍵角，發(fā)現(xiàn)它們高度對稱，原子距離縮短。

Direct Dioxygen Radical Coupling Driven by Octahedral Ruthenium–Oxygen-Cobalt Collaborative Coordination for Acidic Oxygen Evolution Reaction. J. Am. Chem. Soc., 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c05556.