微调配位数，实现“一石二鸟”！吉林大学，新发Angew！

在酸性析氧反应(OER)中，避免晶格氧参与（氧氧化）同时促进相邻吸附氧的耦合（金属氧化）对于获得基于RuO₂催化剂的高活性和稳健稳定性至关重要，但这一目标至今仍未实现。

2025年3月13日，吉林大学崔小强、范锦昌，新加坡科技研究局高级研究所俞志根在国际知名期刊Angewandte Chemie International Edition上发表了题为《Tuning Ru-O Coordination for Switching Redox Centers in Acidic Oxygen Evolution Electrocatalysis》的研究论文。

在本文中，作者通过微调非晶态RuO₂中Ru-O配位数来选择性活化金属氧化还原过程，同时抑制不需要的氧氧化还原途径。

优化后的催化剂表现出卓越的酸性OER性能，在10 mA cm^-2下实现了215 mV的低过电位，并在300 h内保持稳定，降解率仅为100 μV h^-1。

X射线吸收测量和多种原位光谱显示，只有Ru₂-O₁₁基团能选择性激活金属氧化还原过程，而Ru₂-O₉和Ru₂-O₈基团要么触发两条氧化还原途径，要么绕过它们。理论计算表明，Ru₂-O₁₁基团降低了活性位点Ru的晶体场分裂能使晶格氧活化失效，并降低了氧耦合的能量障碍。

该研究开发的策略为切换氧化还原中心和优化OER机制提供了新途径，以增强催化性能和长期稳定性。

图1：催化剂的形貌、结构和化学状态

图2：不同RuO_x催化剂在酸性OER中的电催化性能

图3：RuO_x催化剂的OER反应机制

Tuning Ru-O Coordination for Switching Redox Centers in Acidic Oxygen Evolution Electrocatalysis, Angew. Chem. Int. Ed.,(2025), https://doi.org/10.1002/anie.202504876.