Rapid Conversion from Alloy Nanoparticles to Oxide Nanowires: Strain Wave‐Driven Ru‐O‐Mn Collaborative Catalysis for Durable Oxygen Evolution Reaction

氧化钌 材料科学 钌 催化作用 过电位 合金 纳米颗粒 析氧 电催化剂 氧化物 化学工程 纳米技术 冶金 化学 物理化学 电化学 有机化学 工程类 电极
作者
Mingyue Xiao,Jingjun Liu,Rongchao Li,Yanhui Sun,Feng Liu,Jun Gan,Shixin Gao
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (30): e2400754-e2400754 被引量:24
标识
DOI:10.1002/smll.202400754
摘要

Metal-doped ruthenium oxides with low prices have gained widespread attention due to their editable compositions, distorted structures, and diverse morphologies for electrocatalysis. However, the mainstream challenge lies in breaking the so-called seesaw relationship between activity and stability during acidic oxygen evolution reaction (OER). Herein, strain wave-featured Mn-RuO2 nanowires (NWs) with asymmetric Ru-O-Mn bonds are first fabricated by thermally driven rapid solid phase conversion from RuMn alloy nanoparticles (NPs) at moderate temperature (450 °C). In 0.5 M H2SO4, the resultant NWs display a surprisingly ultralow overpotential of 168 mV at 10 mA cm-2 and run at a stable cell voltage (1.67 V) for 150 h at 50 mA cm-2 in PEMWE, far exceeding IrO2||Pt/C assemble. The simultaneous enhancement of both activity and stability stems from the presence of dense strain waves composed of alternating compressive and tensile ones in the distorted NWs, which collaboratively activate the Ru-O-Mn sites for faster OER. More importantly, the atomic strain waves trigger dynamic Ru-O-Mn regeneration via the refilling of oxygen vacancies by oxyanions adsorbed on adjacent Mn and Ru sites, achieving long-term stability. This work opens a door to designing non-precious metal-assisted ruthenium oxides with unique strains for practical application in commercial PEMWE.
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