吴忠帅/肖建平Nature子刊：Rh-RuO2催化剂用于持久酸性水氧化的氧空位机制

探索在酸性介质中具有高活性析氧反应（OER）的耐用电催化剂，对于通过聚合物电解质膜电解槽生产H2至关重要，但其仍具有紧迫的挑战性。

基于此，中科院大连化学物理研究所吴忠帅研究员和肖建平研究员（共同通讯作者）等人报道了Rh掺杂和表面氧空位的协同策略，通过Rh-RuO2的Ru-O-Rh活性位点来精确调节非常规OER反应路径，同时提高本征活性和稳定性。

稳定的低价催化剂表现出了显著的性能，在10 mA cm−2时过电位为161 mV，在50 mA cm−2时活性保持超过700 h，保留率为99.2%。

通过DFT计算，作者研究了Rh-RuO2/G上优异OER活性和稳定性的机理。利用*OH、*OH_OV和*OH_SM的吸附自由能作为各基本步骤的反应自由能（ΔG）的主要描述符，并引入*O、*O_OV和*OOH_SM的吸附自由能作为另一个维度，构建不同机理的2D活性图。

DFT计算发现，*OOH的形成限制了其在完美RuO2和缺陷RuO2表面的整体活性，而缺陷Rh-RuO2的电位决定步骤是Rh掺杂和OV的协同作用下形成*O（0.34 eV）。

此外，催化剂的活性被预测为缺陷Rh-RuO2 > 缺陷RuO2 > 完美的RuO2，分别具有独特的机制，即LOM-OSVM、LOM-OSSM和AEM。

理论上过电位与实验过电位的定量比较显示出良好的相关性，证实了关于活性位点和反应机理的计算和分析。

结果表明，Rh-RuO2/G样品d-OV211表面的OER可能遵循LOM-OVSM，归因于OV与附近金属位点的协同作用，与准原位XPS观察到的结果一致。

Unraveling oxygen vacancy site mechanism of Rh-doped RuO2 catalyst for long-lasting acidic water oxidation. Nat. Commun., 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-37008-8.

https://doi.org/10.1038/s41467-023-37008-8.

转自：“萤火科研”微信公众号

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