综述：基于Ru的催化剂在酸性介质中的氧气析出反应：打破活性与稳定性瓶颈的机制与策略

《Electrochemical Energy Reviews》：Ru-Based Catalysts for Oxygen Evolution in Acidic Media: Mechanism and Strategies for Breaking the Activity and Stability Bottlenecks

铑基催化剂在酸性氧析出反应中的机制、性能评价及结构优化策略研究

　　

摘要

用于氧进化反应（OER）的高效且经济的电催化剂对于降低绿色氢气生产成本以及推动质子交换膜水电解（PEMWE）的应用至关重要。然而，PEMWE阳极上的OER过程涉及复杂的质子耦合电子转移过程，导致反应动力学缓慢，从而限制了电解效率。此外，大多数OER催化剂在酸性溶液中极易腐蚀，这给PEMWE的长期稳定运行带来了挑战。目前，OER催化剂主要依赖铱基材料，但这些材料价格昂贵且供应稀缺，阻碍了其大规模商业化。钌是一种成本较低的铂族金属，在酸性条件下表现出良好的OER活性，但稳定性有待提高。因此，迫切需要新型的基于钌的OER催化剂。为实现这些目标，有必要深入理解酸性条件下的OER反应机制，明确材料设计方法，并建立可靠的性能评估指标。在这篇综述中，我们系统总结了广泛认可的酸性OER活性表达机制，包括吸附-脱附机制、多活性中心机制和晶格氧氧化机制，以指导催化剂的微观结构设计。同时，我们介绍了常用的催化活性评估指标，为催化剂筛选提供依据。接着，我们讨论并回顾了几种最近报道的基于钌的OER催化剂，包括钌金属、钌合金和基于钌的氧化物催化剂，重点探讨了其性能调控方法及潜在的结构-性能关系。最后，我们总结了该领域未来研究需要关注的一些重要问题，以促进基于钌的酸性氧化催化剂的进一步研究。

图形摘要

用于酸性介质中氧进化反应的基于钌的催化剂：突破活性和稳定性瓶颈的机制与策略