一种基于自支撑电极的Ru掺杂NiFe-LDH材料，作为高效稳定的碱性水分解氧化还原（OER）电催化剂

《Dalton Transactions》：A Ru-doped NiFe-LDH based on a self-supporting electrode as an efficient and stable OER electrocatalyst for alkaline water-splitting

制备了Ru掺杂的NiFe-LDH自支撑电极催化剂，其Ru含量仅1.05 wt%却展现出最佳OER活性（208 mV@10 mA cm-2）和稳定性（400 mA cm-2下100小时无性能衰减），DFT+U计算表明Ru掺杂有效优化了中间*OOH的吸附能，动力学参数Tafel斜率30 mV dec-1，阻抗0.49 Ω，整体水分解电压1.436 V（10 mA cm-2）。

　　

非贵金属类氧演化（OER）电催化剂的发展在碱性水分解技术的进步中起到了至关重要的支持作用。在此研究中，我们采用Ru掺杂NiFe-LDH并在镍泡沫上进行原位生长的策略，制备了一系列自支撑型OER电催化剂（Ru/NiFe-LDH-x/NF）。实验结果表明，Ru/NiFe-LDH-40/NF表现出最佳的OER催化活性和稳定性；ICP-OES分析显示其Ru含量仅为1.05 wt%。在1 M KOH溶液中，Ru/NiFe-LDH-40/NF的过电位仅为208 mV（10 mA cm^-2）。即使在100 mA cm^-2和300 mA cm^-2的较高电流密度下，其过电位也分别仅为271 mV和296 mV，明显优于商用RuO₂的过电位。Ru/NiFe-LDH-40/NF具有优异的反应动力学性能，其塔菲尔（Tafel）斜率为30 mV dec^-1，电荷转移阻抗为0.49 Ω。此外，在400 mA cm^-2的电流密度下连续运行100小时后，其性能仍未显著下降。密度泛函理论（DFT+U）计算表明，Ru掺杂有效优化了速率决定步骤中中间体*OOH的吸附自由能，从而显著提高了反应动力学和催化活性。作为整体水分解反应的阳极催化剂，Ru/NiFe-LDH-40/NF的分解电压仅为1.436 V（10 mA cm^-2）。