Enhancing Acidic Water Electrolysis via Local Electronic Regulation of Ru/TiOx Catalyst with Oxygen Coordination Unsaturated Ti Sites

催化作用 过电位 电解 化学 分解水 电解水 价(化学) 脱质子化 氧化物 无机化学 密度泛函理论 过渡金属 析氧 化学工程 化学物理 电化学 光化学 计算化学 电极 有机化学 物理化学 光催化 离子 电解质 生物化学 工程类
作者
Wei Xia,Kai Yuan,Xuejie Cao,Hongye Qin,Guangliang Lin,Jinyang Zhang,Ting Jin,Qing‐Lun Wang,Lifang Jiao
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:15 (2): 768-779 被引量:48
标识
DOI:10.1021/acscatal.4c06836
摘要

Effective local electron regulation in ruthenium-based catalysts in acidic oxygen evolution reactions (OER) remains a key challenge. The lack of a unified understanding of catalyst activity and stability based on electron regulation limits the further development of proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE). In this study, we develop the concept of oxygen coordination unsaturated Ti (TiOCU) sites. Based on the constructed local dual-oxide heterojunction interface in the Ru/TiOx catalyst, we achieve precise modulation of the d-electron orbitals of Ru sites. The charge redistribution between the Ru–Obridge–TiOCU local coordination units and the strengthened Ru–O bonds suppresses the formation of high-valence species and deactivation of catalyst. Combined with density functional theory (DFT) calculations and in situ spectroscopic experiments, we confirm that the modulation of the dz2 orbital charge significantly optimizes the deprotonation process of interfacial water and the formation of a hydroxyl-rich interface, thereby enhancing the OER kinetics and the dominance of the adsorbed evolution mechanism (AEM). Consequently, the Ru/TiOx catalyst exhibits superior OER performance, achieving a current density of 10 mA/cm2 at an overpotential of only 237 mV in 0.5 M H2SO4, and demonstrates stability for over 160 h. This work reveals the application of interfacial TiOCU, providing a perspective for the development of transition metal defect materials in water electrolysis.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Yongqin发布了新的文献求助10
刚刚
火星上仰发布了新的文献求助10
刚刚
蛋卷儿发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
发财小手完成签到,获得积分10
1秒前
mengfeidmu发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
王硕硕完成签到,获得积分10
2秒前
lxx完成签到,获得积分10
3秒前
niuniu发布了新的文献求助10
3秒前
kiko发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
TENET完成签到,获得积分20
4秒前
发财小手发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
田様应助CaseyMelkus采纳,获得10
5秒前
默幻弦完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
滋滋发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
小麒麒发布了新的文献求助10
5秒前
酷波er应助MutantKitten采纳,获得10
6秒前
吴竟钊发布了新的文献求助10
6秒前
花花完成签到 ,获得积分10
6秒前
美满的珠发布了新的文献求助10
6秒前
顾矜应助bai采纳,获得10
6秒前
6秒前
小陈同学发布了新的文献求助10
7秒前
leafye应助妮可采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
爆米花应助mengfeidmu采纳,获得10
7秒前
liying发布了新的文献求助10
8秒前
racill发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
cocolinfly发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7747522
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9295812
关于积分的说明 20231752
捐赠科研通 7328449
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3308584
关于科研通互助平台的介绍 2460336
邀请新用户注册赠送积分活动 2320489