Grain‐Boundary‐Rich RuO2 Porous Nanosheet for Efficient and Stable Acidic Water Oxidation

纳米片 多孔性 晶界 化学工程 材料科学 复合材料 纳米技术 冶金 微观结构 工程类
作者
Weidong He,Xiaohong Tan,Yingying Guo,Yuhang Xiao,Hao Cui,Chengxin Wang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:63 (28): e202405798-e202405798 被引量:192
标识
DOI:10.1002/anie.202405798
摘要

Abstract RuO2 has been considered as the most likely acidic oxygen evolution reaction (OER) catalyst to replace IrO2, but its performance, especially long‐term stability under harsh acidic conditions, is still unacceptable. Here, we propose a grain boundary (GB) engineering strategy by fabricating the ultrathin porous RuO2 nanosheet with abundant of grain boundaries (GB‐RuO2) as an efficient acid OER catalyst. The involvement of GB induces significant tensile stress and creates an unsaturated coordination environment, effectively optimizing the adsorption of intermediates and stabilizing active site structure during OER process. Notably, the GB‐RuO2 not only exhibits a low overpotential (η10=187 mV) with an ultra‐low Tafel slope (34.5 mV dec−1), but also steadily operates for over 550 h in 0.1 M HClO4. Quasi in situ/operando methods confirm that the improved stability is attributed to GB preventing Ru dissolution and greatly inhibiting the lattice oxygen oxidation mechanism (LOM). A proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE) using the GB‐RuO2 catalyst operates a low voltage of 1.669 V at 2 A cm−2 and operates stably for 100 h at 100 mA cm−2.
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