中大新聞網訊（通訊員袁湛楠）二氧化銥因其具有較好的活性與穩(wěn)定性，是目前工業(yè)上唯一的酸性析氧反應（OER）催化劑，但價格昂貴、儲量稀少和活性低等問題限制了它的使用。相比之下，二氧化釕成本更低，活性相對二氧化銥更高，是一種很有前途的替代材料。然而，如何令二氧化釕（RuO2）在極端酸性條件下保持高活性和穩(wěn)定性仍然是一個重大挑戰(zhàn)。
近日，材料科學與工程學院崔浩教授、王成新教授以典型的紅金石型二氧化釕為研究對象，提出一種基于晶界工程策略來提升RuO2的酸性OER活性和穩(wěn)定性的研究思路，通過簡單的鹽輔助重結晶方法，構建出富含晶界的二氧化釕多孔納米片（GB-RuO2）。相關成果以“Grain-Boundary-Rich RuO2 Porous Nanosheet for Efficient and Stable Acidic Water Oxidation”為題發(fā)表于期刊Angewandte Chemie International Edition。
該研究表明，催化劑中豐富的晶界能夠引發(fā)顯著的拉伸應變并創(chuàng)造出不飽和的配位環(huán)境，不僅能夠有效地穩(wěn)定晶體結構，同時還增強了其對氧中間體的吸附能力。最終，GB-RuO2表現出低過電勢（η10= 187 mV）和超低塔菲爾斜率（34.5 mV dec-1），并且在 0.1 M HClO4 中穩(wěn)定運行超過 550 小時。以 GB-RuO2 催化劑為陽極的質子交換膜水電解槽在 2 A cm-2 的電流密度下運行電壓僅為 1.669 V，并在 100 mA cm-2的電流密度下可以穩(wěn)定運行 100 小時，表現出極高的活性和良好的穩(wěn)定性。
論文的第一作者是材料科學與工程學院2020級直博生何煒東，王成新教授及其團隊崔浩教授為論文的共同通訊作者；中山大學材料科學與工程學院為論文唯一完成單位。該研究工作受到國家自然科學基金、廣東省自然科學基金的大力支持。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202405798
