Modulating the covalency of Ru-O bonds by dynamic reconstruction for efficient acidic oxygen evolution

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作者
Luqi Wang,Sung‐Fu Hung,Sheng Zhao,Yue Wang,Shengli Bi,Shaoxiong Li,Jianjie Ma,Chenchen Zhang,Ying Zhang,Linlin Li,Tsung‐Yi Chen,Han‐Yi Chen,Feng Hu,Yuping Wu,Shiling Peng
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1): 3502-3502 被引量:94
标识
DOI:10.1038/s41467-025-58654-0
摘要

Developing ruthenium-based oxide catalysts capable of suppressing lattice oxygen participation in the catalytic reaction process is crucial for maintaining stable oxygen evolution reaction (OER) under acidic conditions. Herein, we delicately construct a RuO2 nanoparticle-anchored LiCoO2 nanosheet electrocatalyst (RuO2/LiCoO2), achieving dynamic optimization of RuO2 during the reaction process and improving catalytic stability. Benefiting from the unique electrochemical delithiation characteristics of the LiCoO2 support, the covalency of the Ru-O bond is effectively regulated during the OER process. The weakened Ru-O covalent bond inhibits the participation of lattice oxygen in the catalytic reaction and ensures the continuous operation of the Ru active sites. Moreover, the extended Ru-O bond in the optimized RuO2/LiCoO2 catalyst reduces the formation energy barrier of the *OOH intermediates, accelerating the progress of the OER. As a result, the RuO2/LiCoO2 catalyst requires only an overpotential of 150 ± 2 mV at 10 mA cm−2 in 0.5 M H2SO4 and operates stably for 2000 h at 1 A cm−2 in a proton exchange membrane water electrolysis. This work opens new avenues for designing efficient ruthenium-based catalysts. Long-term stability is a key challenge for ruthenium-based oxygen evolution reaction (OER) catalysts. Here, the authors present a RuO2/LiCoO2 catalyst with dynamic Li dissolution, which weakens the covalency of the Ru-O bond to prevent the lattice oxygen mechanism, thereby ensuring stable acidic OER.
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