梁汉锋/江秋/姚芬JACS：八面体Ru-O-Co协同配位助力酸性OER

酸性析氧反应（OER）由于其恶劣的氧化和腐蚀环境，一直是质子交换膜水电解槽的瓶颈。

基于此， 厦门大学梁汉锋副教授、电子科技大学江秋副教授和吉林师范大学姚芬博士等人 报道了一种原子Ru选择性取代八面体上Co位点的电催化剂（记为RuCoO _x ），极大提高Co ₃ O ₄ 尖晶石的酸性OER活性和稳定性。

由此产生的高度对称的八面体Ru-O-Co协同配位，具有强电子耦合效应，实现了直接双氧自由基耦合OER途径。即使Ru质量负载较低（约42.8 μg cm ^-2 ），RuCoO _x 也具有良好的酸性OER性能，过电位为200 mV，在10 mA cm ^-2 时电位衰减率为0.45 mV h ^-1 。

通过密度泛函理论（DFT）计算，作者研究了RuCoO _x 上的OER反应途径。作者首先评估了RuCoO _x 的两种公认的OER机制，即AEM和LOM。计算结果表明，RuCoO _x 在AEM反应途径下的电位决定步骤（PDS）是Co _oct 位点上的脱氢步骤（1.88 eV），而晶格氧活化的O-O耦合步骤在相同位点上遵循LOM反应途径（2.07 eV）。AEM的最大吉布斯自由能低于LOM反应途径，说明RuCoO _x 优先选择AEM途径。

由于RuCoO _x 中Ru _oct 位点上的OER过程只受到*O到*OOH中间体转化的显著阻碍，而*OH中间体的吸附和随后的脱氢进行得容易得多，表明RuCoO _x 上的OER可能是由杂原子Ru _oct -O-Co _oct 单元驱动的不寻常的DOM反应途径。DOM涉及到*OH中间体的吸附，随后的脱氢，最后的双氧自由基偶联过程，该过程在理论和实验方面都得到了广泛的研究。作者进一步计算了Ru _oct -O-Co _oct 单元的键长和键角，发现它们高度对称，原子距离缩短。

Direct Dioxygen Radical Coupling Driven by Octahedral Ruthenium–Oxygen-Cobalt Collaborative Coordination for Acidic Oxygen Evolution Reaction. J. Am. Chem. Soc., 2023 , DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.3c05556.

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