由金属纳米颗粒和金属氧化物载体组成的复合催化剂已经成为一类新型电催化剂，可以用来改善各种电催化反应。然而，目前尚无法清楚的阐明其性能提高的原因。

近日，美国佐治亚理工学院Seung Woo Lee，韩国能源研究所Byung-Hyun Kim，韩国庆北大学Myeongjin Kim报道了通过镍取代的钌酸铅焦绿石氧化物的原位脱溶过程，精心设计了一种结构可控的杂化催化剂（Pb₂Ru_2-XNi_XO_6.5, X=0.4, PRN），以阐明焦绿石氧化物载体通过金属-氧化物的协同作用在促进金属纳米颗粒上的OER和HER动力学方面所起的作用。

文章要点

1）利用焦绿石氧化物载体中各金属阳离子的不同还原温度，研究人员精确控制了原位生长的金属纳米颗粒在焦绿石氧化物表面的组成，形成了用于OER的Ni纳米颗粒和用于HER的NiRu合金纳米颗粒。

2）系统的电化学表征、X-射线吸收光谱（XAS）测量和密度泛函理论（DFT）计算结果表明，焦绿石氧化物载体在原位脱溶过程中产生的氧空位和阳离子空位可以降低电荷转移能，从而促进电荷从电解质到溶解的纳米颗粒直接转移到氧化物载体内部，从而实现有效的OER。此外，研究人员还阐明了NiRu合金对焦绿石氧化物在提高HER活性中的作用。

3）所设计的PRN杂化催化剂显示出分别优于IrO₂和Pt/C基准电催化剂的OER和高比活性，并具有优异的长期耐久性。利用杂化催化剂组装的双电极电解槽具有优异的水分解性能。

研究工作通过原位脱溶法首次建立了杂化催化剂的结构-性能关系，为开发高效杂化电催化剂用于水分解提供了重要指导。

参考文献

M. Kim, J. Park, H.Ju, J. Y. Kim, H. Cho, C. Kim, B. Kim and S. W. Lee, Understanding synergistic metal–oxide interactions of in situ exsolved metal nanoparticles on pyrochlore oxide support for enhanced water splitting, Energy Environ. Sci., 2021,

DOI: 10.1039/D0EE02935A

https://doi.org/10.1039/D0EE02935A