水电解已经被期望为绿色H2生产吸收可再生但中间能源产生的电力。然而，目前的Ir/Ru基化合物的基准阳极催化剂严重存在抗溶解性差的问题。

近日，中科大章根强教授提出了一种通过用富含氧空位(Ov)的亚纳米RuO₂皮武装Ru纳米团簇的功能化策略，其可以激活优异的OER催化活性，同时继承了HER性能，因此在酸性和碱性溶液中对于OER在10 mA cm^-2下获得了176和201 mV的超小过电位的令人印象深刻的催化活性，还具有优异的HER性能(在0.5 M H2SO4中47 mV@10mA cm^-2；在1.0 M KOH中10 mA cm^-2时为6 mV)。

文章要点

1）合成过程是成本有效且可扩展的，包括通过Ru³⁺-三聚氰胺前体在惰性气体中的热退火形成Ru/C混合微片，随后在Ru表面上覆盖富含RuO₂的亚纳米表皮以获得最终产品。具体地，Ru³⁺-三聚氰胺的前体可以通过三聚氰胺分子中的N原子和Ru³⁺离子之间的静电相互作用形成。然后，由于三聚氰胺晶体的“自模板化”，碳热还原形成用致密Ru纳米团簇(表示为Ru/C HMS)修饰的碳基杂化微片。那么，空气中的低温氧化可以巧妙地为Ru核武装RuO₂的亚纳米皮。最终产品的形态继承了用许多微小纳米团簇装饰的原始片状形态。

2）理论计算表明，用过富集的RuO2增强Ru可以优化电子结构，使其对H的吸附/脱附更加热中性，并降低对OER的能垒。因此，Ru@V-RuO₂/C HMS集成并放大了HER/OER活性组分各自的优点，表现出对水电解的非凡的双功能性，只需要在0.5 M H₂SO₄/1.0 M KOH中1.467/1.437 V的低工作电压即可达到10 mA·cm^-2，从而实现一节AA电池驱动的明显的制氢。

参考文献

Yapeng Li, et al, Arming Ru with Oxygen Vacancy Enriched RuO2 Sub-nanometer Skin Activates Superior Bifunctionality for pH-Universal Overall Water Splitting, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202206351

https://doi.org/10.1002/adma.202206351