人们希望通过精确调节RuO_x催化剂的Ru-O共价性增强质子交换膜燃料电池的RuO_x催化剂稳定性。含有d轨道电子的过渡金属以掺杂或者合金的方式与RuO_x结合有可能影响RuO_x的原子配位环境，这导致如何精确和连续调节Ru-O的共价键非常困难。

有鉴于此，北京大学郭少军教授等报道镧系金属掺杂能够通过5s/5p轨道的屏蔽效应，逐步调节电子结构，从而连续的调节Ru-O共价键，从而显著改善RuO_x的稳定性。

本文要点

(1)

理论计算结果验证说明Ln-RuO_x的变化改变逐步调节电子结构，因此连续控制Ru-O化学键的共价性，并且催化剂的耐久性随着Ru-O的共价性呈现火山型变化规律。

(2)

在各种Ln-RuO_x中，Er-RuO_x是最好的催化剂，稳定性比RuO₂提高35.5倍，而且Er-RuO_x构筑器件达到3 A cm^-2电流密度所需的电压仅为1.837 V，而且在500 mA cm-2电流密度运行100 h的过程，性能的衰减仅为37 μV h^-1。

参考文献

Li, L., Zhang, G., Zhou, C. et al. Lanthanide-regulating Ru-O covalency optimizes acidic oxygen evolution electrocatalysis. Nat Commun 15, 4974 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-49281-2

https://www.nature.com/articles/s41467-024-49281-2