AM:Ru价态震动高效安稳酸性水氧化
钌基催化剂活性位点的继续氧化和浸出性阻止了质子交流膜水电解槽(PEMWE)的实践使用。为了更好的进步酸性析氧反响(OER)的活性和安稳才能,提出了经过次序快速氧化和金属热搬迁工艺制备巩固的钨-氧化钌异质结构[(Ru-W)Ox]。在OER过程中,高价W的引进诱导了Ru位点的价态振动,促进了活性金属氧化态的循环改变,保持了活性位点的接连运转。W的优先氧化和互掺杂异质结构中Ru位点的电子增益明显地安稳了WOx衬底上的RuOx,超越了裸RuO2的Pourbaix安稳性极限。此外,在异质结构界面周围生成不对称的Ru-O-W活性单元,协同吸附氧中心体,进步了OER活性。因而,彼此掺杂的(Ru-W)Ox异质结构不仅在10 mA cm - 2下表现出170 mV的过电位,在酸性电解质中表现出300 h的优异安稳性,并且在PEMWE中表现出了在0.5 A cm - 2下安稳运转300 h的潜力。
综上所述,本作业报导了使用溶液焚烧和煅烧办法在碳布上原位成长掺杂(Ru-W)Ox异质结构,以完成高效和安稳的酸性水氧化。内掺杂异质结构中W的优先氧化和Ru位的价振动可以明显安稳氧化钨衬底上的不对称Ru-O-W活性单元,超越纯RuO2的Pourbaix安稳性极限。(Ru- W)Ox中丰厚的W-O-Ru功用单元经过添加电子密度有用地润饰了Ru的电子结构,然后优化了中心氧与Ru位点之间的键合强度,一起进步了安稳性和内涵活性。依据成果得出,在10 mA cm-2下,(Ru-W)Ox催化剂的过电位为170 mV,超越300 h的保存率为98%。当使用于可扩展的PEMWE单电池的阳极时,(Ru-W)Ox可以在0.5 A cm-2下安稳运转300 h,这表明了实践使用的潜力。这种催化位点的价振动为催化剂活性的来源和催化剂的有用规划供给了新的见地。
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