Modulating the Ruthenium‐Cobalt Active Pair with Moderate Spacing for Enhanced Acidic Water Oxidation

析氧 催化作用 过电位 氧化钌 材料科学 分解水 氧气 氧化物 电解水 氧化钴 价(化学) 无机化学 化学工程 电解 化学 电化学 电极 物理化学 有机化学 工程类 生物化学 光催化 电解质 冶金
作者
Xiaoxia Chen,Meihuan Liu,Chudi Ni,Yiwen Chen,Tianyu Liu,Shiyu Li,Hui Su
出处
期刊:Small [Wiley]
被引量:2
标识
DOI:10.1002/smll.202409173
摘要

Abstract Ruthenium (Ru)‐based catalysts have emerged as promising alternatives to Iridium (Ir) catalysts in proton exchange membrane water electrolysis cells due to their lower price and excellent oxygen evolution reaction (OER) activity. However, their stability is compromised by generation of unstable high‐valence Ru sites and oxygen vacancy in a lattice oxygen‐mediated (LOM) pathway. Here, a low‐load Ru site on a Barium (Ba)‐doped Co 3 O 4 (RuBa x Co 3–x O 4 ) catalyst is developed with abundant Ruthenium─Cobalt (Ru─Co) pairs for enhanced acidic OER activity. The incorporation of Ba can efficiently modulate the lattice of Co 3 O 4 , creating Ru─Co active pairs with optimized spacing through compression stress. In situ characterizations exhibit contractive Ru─Co pairs that promote the rapid and direct coupling of * O─O * radicals, bypassing the sluggish * OOH species and avoiding the oxygen vacancies, which can trigger the oxide path mechanism (OPM) for an efficient and stable OER process. As a result, the designed catalyst delivers a low overpotential of 219 mV to achieve a current density of 10 mA cm −2 , and also demonstrates excellent stability, maintaining performance over 50 h of continuous operation at a larger current density of 50 mA cm −2 . These findings highlight the potential of the RuBa x Co 3‐x O 4 catalysts for durable and efficient OER applications.
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