在聚合物电解质膜（PEM）电解槽中，由于催化剂在酸性电解质中的高溶解度，设计高耐久、高活性的电催化剂用于析氧反应一直是一个巨大的挑战。尽管理论上可以通过调节催化剂的电子结构可以有效提高催化剂在酸性电解液中的耐久性和活性，但实际报道较少。

近日，浙江大学张兴旺教授报道了将W和Er共掺杂到RuO₂的晶格中，以改变其电子结构，避免Ru的过度氧化。

文章要点

1）通过使O 2p带中心下移，W_mEr_nRu_1−m−nO_2−δ中V_O的形成能(△G)显著增加，阻止了可溶性高价Ru^x>4的生成。

2）结果表明，具有代表性的W_0.2Er_0.1Ru_0.7O_2−δ具有168 mV的低过电位，可获得10 mA cm⁻²，并在0.5 M H₂SO₄电解液中至少稳定500 h。此外，其还可作为阳极催化剂用于100 mA cm⁻²大电流下的酸性质子交换膜中，时间超过120 h。因此，通过调节RuO₂的电子结构来防止Ru的过度氧化和溶解，为保持Ru⁴⁺的酸性OER活性中心开辟了一条可行的途径。

这项工作为理解金属氧化物催化剂在酸性电解液中的稳定性以及通过固定催化剂来提高其活性和稳定性提供了一种策略。

Hao, S., Liu, M., Pan, J. et al. Dopants fixation of Ruthenium for boosting acidic oxygen evolution stability and activity. Nat Commun 11, 5368 (2020)

DOI：10.1038/s41467-020-19212-y

https://doi.org/10.1038/s41467-020-19212-y