Single‐Atom Doping Synergizes With Ni 4 W Oxygen Pump Trigger Lattice Oxygen Regeneration Engineering to Achieve Enhanced LOM Mechanism

材料科学 电催化剂 析氧 双功能 合金 氧气 电化学 催化作用 化学工程 透射电子显微镜 纳米技术 异质结 兴奋剂 格子(音乐) 化学物理 光化学 无机化学 非阻塞I/O 扫描透射电子显微镜 分解水
作者
Yu Zhu,Haini Yi,J. Guan,Yun Zhao,Jie Yang,Lei Li,Sheng Han,Jibo Jiang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (35) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/adfm.202528405
摘要

ABSTRACT Boosting lattice oxygen participation while addressing its slow regeneration is key to preparing highly efficient oxygen evolution reaction (OER) catalysts. Herein, an “oxygen pump trigger compensation” strategy to overcome such challenge is proposed. The coupling between a single‐atom Ru‐doping and Ni 4 W alloy interface engineering is highlighted to fabricate a novel Ru‐doped NiFe hydroxide/Ni 4 W alloy heterojunction electrocatalyst (Ru‐NLW/NF) grown on nickel foam (NF) for accelerating the alkaline hydrogen evolution reaction (HER) and OER. High‐angle annular dark‐field scanning transmission electron microscopy (HAADF‐STEM) and mechanism investigations reveal that atomically dispersed Ru single‐atom species enhance M d‐O p orbital hybridization, thereby accelerating direct lattice‐oxygen coupling. Ru‐induced lattice oxygen activation process is sustained by the Ni 4 W alloy, functioning as an “oxygen pump” that dynamically balances lattice oxygen regeneration and activity enhancement through the continuous supply of oxygen‐containing intermediates and electrons to NiFe hydroxide. As expected, the Ru‐NLW/NF modified with single atoms exhibits excellent electrochemical performance. HER and OER achieve 10 mA cm −2 at 159 mV and 180 mV, and display superior durability exceeding 100 h even at high current densities. By coupling single‐atom active sites with an oxygen‐pump mechanism, the catalyst synchronizes lattice‐oxygen participation and facile regeneration, yielding bifunctional catalysts with high activity and durability.
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