Boosting oxygen/hydrogen evolution catalysis via ruthenium doping in perovskite oxide for efficient alkaline water splitting

钙钛矿(结构) 催化作用 分解水 氧化物 兴奋剂 氧气 氧化钌 析氧 无机化学 材料科学 化学 物理化学 光催化 电化学 结晶学 冶金 有机化学 光电子学 电极
作者
Wenchao Zhang,Min Xue,Xinyu Zhang,Conghui Si,Chunqing Tai,Qifang Lu,Mingzhi Wei,Xiujun Han,Jingyun Ma,Shunwei Chen,Enyan Guo
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier BV]
卷期号:664: 160278-160278 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2024.160278
摘要

Recently, perovskite oxides have acquired a rapidly growing research interest in energy storage and conversion systems, especially the electrolysis of water. Rational doping is an extremely effective strategy to enhance the hydrogen evolution reaction/oxygen evolution reaction (HER/OER) of the perovskite oxides. Herein, a series of novel bi-functional electrocatalysts were synthesized by doping Ru in SrFeO3-δ perovskite oxide (SrFe1-xRuxO3-δ, x = 0, 0.15, 0.30, 0.45) which exhibit remarkable enhancements of HER/OER activities and long-term stabilities in the alkaline solution (1.0 M KOH). Among them, SrFe0.7Ru0.3O3-δ (SFR30) shows the best electrocatalytic activities for overall water splitting, exhibiting low overpotentials for HER (∼41 mV) and OER (∼334 mV) at −10 and 10 mA cm−2, respectively, generating current densities of 10 mA cm−2 in alkaline electrolytic cell using the potential of 1.58 V. In addition, the SFR30 electrocatalyst exhibits remarkable stability which can be operated continuously for 96 h without significant delay. Density functional theory (DFT) calculations indicate that Ru doping can effectively modulate the adsorption of intermediates on the active sites to achieve excellent electrocatalytic performance. Many new prospects have been opened for the development of bi-functional electrocatalysts for overall water splitting.

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