酸性电化学水裂解是现代工业中最可行的制氢方法。而阳极析氧反应(oer)被认为是这一过程的瓶颈。目前，只有ir基氧化物、ru基氧化物及其衍生物具有足够的耐腐蚀性，能够承受恶劣的酸腐蚀和氧化环境。ir的稀缺性和相对较低的oer活动不足以满足工业需求。由于钌基催化剂在oer过程中，通常会形成可溶的ru氧化物(如ruo4)而使得稳定性较差，存在严重的溶解问题。目前来说，探索ruir双金属氧化物是优化酸性oer的高活性和优异稳定性的策略之一。未来的钌基氧化物oer催化剂必须满足两个方面的要求：一是ru活性中心稳定的高氧化态，二是防止ru物质因过度氧化而溶解失活。设计一种基于钌基氧化物的oer催化剂，并同时满足这两个要求是相当具有挑战性的。
针对此挑战，近日苏州大学功能纳米与软物质研究院的康振辉教授、刘阳教授、邵名望教授和程涛教授合作，采用两步熔碱法成功合成了一种二维取代固溶体材料钌铱氧化物（ru0.5ir0.5o2）。当ru0.5ir0.5o2用作oer催化剂时，它在酸性介质中表现出优异的oer性能。在过电位仅为151 mv时就可以提供10 ma cm-2的阳极电流密度，并且在10 ma cm-2下的活性保持时间超过618.3 h。通过脉冲电压感应电流(pvc)、循环伏安法(cv)、密度泛函数理论研究和瞬态光致电压(tpv)测试结果表明，ru0.5ir0.5o2催化剂高活性的来源是在低外加电压下，由于ir的掺杂形成了更多具有高氧化态的ru活性位点，同时oer的过程使催化剂表面氧化电荷浓度增加。对ru0.5ir0.5o2的x射线吸收光谱(xas)测量表明，催化剂的高稳定性来源于ru-o-ir局部结构内部的相互作用，以及二维材料结构的特征。该文章为探索新型的二维材料电催化剂提供了新思路，同时也为工业化电解水提供了可行的贵金属催化剂（ir）替代方案。相关成果在期刊《nature communications》上发表（nat. commun. 2023, 14, 5365）。
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文章题目：stable and oxidative charged ru enhance the acidic oxygen evolution reaction activity in two-dimensional ruthenium-iridium oxide
责任编辑：郭佳