Atomically Dispersed Mn‐Doped Ru@RuO2 Core/Shell Nanostructure with High Acidic Water Oxidation Performance Arising from Multiple Synergies

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作者
Haibin Ma,Jun Zhou,Yang Zhao,Shijie Wang,Zhiwei Hu,Jiwei Ma,Hongfei Cheng
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (4): e2406353-e2406353
标识
DOI:10.1002/smll.202406353
摘要

Abstract The high overpotential and unsatisfactory stability of RuO 2 ‐based catalysts seriously hinder their application in acidic oxygen evolution reaction (OER). Herein, a Ru@RuO 2 core/shell catalyst doped with atomically dispersed Mn species, denoted as Ru@Mn‐RuO 2 , is reported, which is prepared by a facile one‐pot method. Detailed structural characterizations confirm that Mn is homogeneously and atomically distributed in RuO 2 shell, which causes lattice contraction of RuO 2 . The as‐prepared Ru@Mn‐RuO 2 exhibits a very low overpotential of 190 mV at the current density of 10 mA cm −2 and an excellent stability of 360 h, far surpassing the control samples Ru@RuO 2 without atomically dispersed Mn dopants and home‐made RuO 2 nanoparticles without metallic Ru core. With the further assistance of density functional theory calculations, the enhanced OER activity of Ru@Mn‐RuO 2 is attributed to multiple synergistic effects, including the MnO x ‐Ru (oxide shell) synergy, MnO x ‐Ru (metal core) synergy, and the Ru (core)‐RuO 2 (shell) synergy. Besides, the atomically dispersed Mn doping can increase the formation energy of soluble Ru cations, thus leading to the excellent stability of the Ru@Mn‐RuO 2 catalyst. This work shines light on the design of electrocatalysts with multiple synergistic effects towards efficient acid water splitting.
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