在尖晶石氧化物上施加超低浓度的钌负载，能够增强氧的耦合效应，从而实现高效的酸性水氧化过程

《Journal of the American Chemical Society》：Ultralow Ru Loading on Spinel Oxide Enhances Oxygen Coupling for Efficient Acidic Water Oxidation

质子交换膜水分解催化剂研究：采用简易合成策略在钴锰氧化物中引入单原子Ru，降低20 μg cm?2负载量并抑制晶格氧和金属溶解，实现176 mV过电位（1 A cm?2）及600小时超稳定运行，电压1.638 V，为实际制氢系统提供高效耐久解决方案。

　　

质子交换膜水电解（PEMWE）技术的发展迫切需要能够在恶劣的酸性氧析出反应（OER）条件下保持优异活性和耐久性的电催化系统。在这里，我们提出了一种简便的合成策略，用于在钴锰氧化物（Ru–Co₂MnO_4.5）上实现超低量的钌（Ru）负载。Ru和Co位点促进了氧自由基的直接耦合，从而突破了传统尺度关系的限制，并激活了氧化途径的催化机制。结构表征和理论计算表明，Ru单原子的引入不仅抑制了晶格氧的释放和金属的溶解，还保持了良好的配位环境及晶体结构。此外，Ru单原子负载增强了催化剂表面的羟基吸附能力，提升了OER反应的动力学性能。因此，Ru–Co₂MnO_4.5催化剂在催化效率和结构耐久性之间实现了最佳平衡。在0.5 M H₂SO₄溶液中，Ru–Co₂MnO_4.5在10 mA cm^–2的电流密度下仅表现出176 mV的过电势，并在600小时内表现出优异的稳定性。在PEMWE装置中，Ru–Co₂MnO_4.5催化剂仅需1.638 V的电压即可实现1 A cm^–2的电流输出，其Ru负载量仅为20 μg cm^–2。该系统能够在1 A cm^–2的高电流密度下运行超过100小时，展现了其在实际氢气生产设备中的潜力。这项工作为高效、大规模绿色氢气生产系统的开发提供了一种创新策略，并阐明了其背后的反应机制。