质子交换膜电解槽(PEMWE)的阳极OER催化剂需要使用昂贵且稀有的铱催化剂。RuO2具有更低的价格和较高的OER活性,但是稳定性较差。
有鉴于此,天津理工大学鲁统部教授、余自友教授等报道一种阴离子改性策略,提高RuO2的酸性OER性能。
本文要点
(1)
设计了将硫酸盐固定在RuO2/MoO3的多组分催化剂,在10 mA cm-2电流密度得到190 mV的过电位,而且能够稳定工作500小时,催化剂性能衰减的速率非常低(仅为20μV h-1)。组装为PEMWE电解槽实现了500 mA cm-2得到150 h的优异稳定性。
(2)
实验和DFT理论结果表明,MoO3能够稳定RuO2表面的硫酸根阴离子,抑制OER过程中浸出。这种MoO3锚定硫酸盐的策略能够降低RuO2表面*OOH中间体的形成能,阻碍表面Ru的损失、晶格氧的损失,从而实现了更高的OER活性和优异的催化持久性。
参考文献
Ying Duan, Lin-Lin Wang, Wen-Xing Zheng, Xiao-Long Zhang, Xiao-Ran Wang, Guo-Jin Feng, Zi-You Yu, Tong-Bu Lu, Oxyanion Engineering on RuO2 for Efficient Proton Exchange Membrane Water Electrolysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI: 10.1002/anie.202413653
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202413653