钯钴双原子掺杂稳定高活性钌位点助力酸性水氧化

为解决质子交换膜水电解槽(PEMWEs)中钌基催化剂在酸性析氧反应(OER)中活性与稳定性难以兼顾的难题，研究人员通过钯(Pd)和钴(Co)共掺杂策略改造RuO2材料。该研究创新性地发现：Co原子通过Co-O-Ru构型促进OOH?去质子化降低能垒，Pd原子通过电子转移抑制Ru位点过氧化溶解。所得PdCo-RuO2催化剂在10 mA cm?2电流密度下仅需190 mV过电位，并在100 mA cm?2高电流下稳定运行200小时，PEM电解槽测试中更实现1.6 V@1 A cm?2的低电压输出。这项研究为设计高效耐用的工业级OER电催化剂提供了新思路。

　　

钌二氧化物(RuO₂)作为质子交换膜水电解槽(PEMWEs)中析氧反应(OER)的候选材料，却始终被酸性环境下的"活性-稳定性跷跷板效应"所困扰。这项研究犹如给钌基催化剂施了"双原子魔法"——通过精准引入钴(Co)和钯(Pd)两种金属单原子，成功打破了性能瓶颈。

微观机制揭示：活泼的Co原子在局部形成Co-O-Ru活性中心，像分子剪刀般削弱了过强的Ru-O?相互作用，将决速步OOH?去质子化的能垒(ΔG)拦腰斩断；而贵金属Pd则化身"电子保镖"，通过Pd→Ru的电子转移筑起防氧化溶解的屏障。这种协同效应使得改造后的PdCo-RuO₂催化剂在10 mA cm^?2电流密度下展现出190 mV的惊艳过电位，更在严苛的100 mA cm^?2工业级电流密度下持续工作200小时不衰减。

当这款"双核驱动"催化剂装配到PEM电解槽时，1 A cm^?2大电流下仅需1.6 V的槽电压，350小时耐久测试后仍保持稳定输出。这项研究不仅为替代昂贵的铱基催化剂提供了可行方案，其揭示的"活性位点调控-稳定性强化"双轨策略更为设计下一代电解水催化剂提供了普适性方法论。