Rapid Conversion from Alloy Nanoparticles to Oxide Nanowires: Strain Wave‐Driven Ru‐O‐Mn Collaborative Catalysis for Durable Oxygen Evolution Reaction

氧化钌 材料科学 催化作用 过电位 合金 纳米颗粒 析氧 电催化剂 氧化物 化学工程 纳米技术 冶金 化学 物理化学 电化学 有机化学 工程类 电极
作者
Mingyue Xiao,Jingjun Liu,Rongchao Li,Yang Sun,Feng Liu,Jianying Gan,Shixin Gao
出处
期刊:Small [Wiley]
标识
DOI:10.1002/smll.202400754
摘要

Abstract Metal‐doped ruthenium oxides with low prices have gained widespread attention due to their editable compositions, distorted structures, and diverse morphologies for electrocatalysis. However, the mainstream challenge lies in breaking the so‐called seesaw relationship between activity and stability during acidic oxygen evolution reaction (OER). Herein, strain wave‐featured Mn‐RuO 2 nanowires (NWs) with asymmetric Ru‐O‐Mn bonds are first fabricated by thermally driven rapid solid phase conversion from RuMn alloy nanoparticles (NPs) at moderate temperature (450 °C). In 0.5 M H 2 SO 4 , the resultant NWs display a surprisingly ultralow overpotential of 168 mV at 10 mA cm –2 and run at a stable cell voltage (1.67 V) for 150 h at 50 mA cm –2 in PEMWE, far exceeding IrO 2 ||Pt/C assemble. The simultaneous enhancement of both activity and stability stems from the presence of dense strain waves composed of alternating compressive and tensile ones in the distorted NWs, which collaboratively activate the Ru‐O‐Mn sites for faster OER. More importantly, the atomic strain waves trigger dynamic Ru‐O‐Mn regeneration via the refilling of oxygen vacancies by oxyanions adsorbed on adjacent Mn and Ru sites, achieving long‐term stability. This work opens a door to designing non‐precious metal‐assisted ruthenium oxides with unique strains for practical application in commercial PEMWE.
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