了解催化剂-电解质界面处界面水分子的结构和动态过程对酸性氧析出反应(OER)动力学的影响对于质子交换膜水电解器的开发至关重要。

在此，武汉大学Wei Luo构建了一系列p区金属元素(Ga、In、Sn)掺杂的RuO₂催化剂，这些催化剂具有可控的电子结构和RuO共价性，以研究电化学界面工程对提高酸性OER活性的影响。

文章要点

1）结合原位衰减全反射表面增强红外吸收光谱测量和理论分析，研究人员发现在GaRuO₂表面，富含自由H₂O的局部环境以及从4配位氢键水和2配位氢键水到自由H₂O的动态演变，是通过促进溶剂重组来优化电双层中氢键网络的连通性的。

2）此外，结构有序的界面水分子有利于质子耦合电子在界面上的高效转移，从而降低后续解离过程的能垒，提高酸性OER性能。

该工作突出了界面水的结构和动态过程对酸性OER的关键作用，并展示了电化学界面工程是设计高性能电催化剂的有效策略。

参考文献

Liqing Wu, et al, Unveiling the Structure and Dissociation of Interfacial Water on RuO2 for Efficient Acidic Oxygen Evolution Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202413334

DOI: 10.1002/anie.202413334

https://doi.org/10.1002/anie.202413334