调控锰掺杂量改写氧化钌析氧机制，为绿色制氢开辟新径

为解决铱基催化剂成本高、稀缺，且氧化钌（RuO2）耐久性低、掺杂量对析氧反应（OER）机制影响不明等问题，研究人员合成不同 Mn/Ru 比的 MnxRu1-xO2。结果显示，Mn 含量影响 OER 机制，Mn0.2Ru0.8O2催化剂性能超 2026 年 DOE 目标，对绿色制氢意义重大。

　　质子交换膜水电解槽（PEMWE）对于绿色制氢至关重要，然而，铱基催化剂的成本与稀缺性限制了其商业化进程。氧化钌（RuO₂）因高活性成为颇具潜力的替代催化剂，但其耐久性欠佳。研究人员通过掺杂杂原子来提升其性能，却对杂原子掺杂量与析氧反应（OER）机制间的关系知之甚少。在这项研究中，研究人员合成了不同 Mn/Ru 比的金红石型锰 - 钌固溶体氧化物（Mn_xRu_1-xO₂）。实验与计算结果表明，增加 Mn 含量会提高 Ru 的氧化态，使 OER 机制从吸附质演化机制（AEM）转变为晶格氧机制（LOM）。Mn 浓度的增加增强了 Ru - O 键的共价性，促使晶格氧参与 OER。具有最佳 Mn/Ru 比的 Mn_0.2Ru_0.8O₂催化剂，在质子交换膜水电解槽（PEMWE）中稳定运行 100 小时，在 1.8 V_cell下达到 3.15 A cm^?2，超越了美国能源部 2026 年的活性目标。这一成果凸显了掺杂量在实现理想催化性能中的关键作用，为更可靠、更具成本效益的制氢技术发展铺平了道路。