2月13日,东北师范大学在《Angewandte Chemie-International Edition》上发表题为“Unlocking Enhanced Catalysis Stability in Acidic Oxygen Evolution: Structural Insights for PEM Applications under High-Current Density”的论文,报道合成了La掺杂RuO2催化剂。
在质子交换膜水电解领域,开发具备高电流密度与卓越稳定性的酸性氧析出反应催化剂是实现高效绿色制氢的关键。研究人员创新性地采用一步低温煅烧法,在钛网基底上原位合成了镧掺杂的二氧化钌(La-RuO?@TM)纳米棒复合催化剂。该催化剂在100mA·cm?2的电流密度下展现出仅1.533V的低电压需求,同时在长达450小时的连续运行中性能几乎未出现明显衰减,展现出卓越的稳定性。
密度泛函理论(DFT)计算揭示了镧氧钌(La-O-Ru)局部结构的形成机制及其对催化性能的显著影响。研究表明,该局部结构能够有效调节反应中间体的吸附强度,显著减轻金属钌的浸出,减少氧气损失,从而大幅提升材料在酸性OER环境中的耐久性。在实际应用测试中,以La-RuO?@TM为催化剂的PEM电解槽在60℃条件下,以1.0Acm?2的电流密度稳定运行,电压仅为1.815V,并且在120小时的连续运行中保持了稳定的性能表现。