甄良/宋波/徐成彦Angew：双功能WC负载的RuO2纳米颗粒助力酸性水分解

目前，析氢反应（HER）和析氧反应（OER）中不可降低的高电压是制约碱性电解槽发展的关键因素。酸性介质中高浓度的H⁺离子，可以促进HER的反应速率，比碱性介质中的反应速度快2到3个数量级。然而，对电极进行OER反应是一个涉及复杂“四电子”过程的反应，导致在酸性电解质中反应动力学缓慢和过电位大。因此，开发具有优异活性、优异耐久性和低成本的高效OER电催化剂对于构建酸性OWS双功能电催化剂是必不可少的。

基于此，哈尔滨工业大学甄良教授、宋波教授和徐成彦教授（共同通讯作者）等人报道了锚定在碳纳米片上的WC负载的RuO₂纳米颗粒（RuO₂-WC NPs）中的强催化剂-载体相互作用，其中通过简单的盐模板化策略合成了锚定在碳片上的RuO₂-WC NPs

在文中，通过密度泛函理论（DFT）计算表明，催化剂-载体的相互作用可以优化OER过程中间物种的Ru位点的吸附能，从而降低反应势垒。此外，电子从WC转移到RuO₂可以保护Ru活性位点在OER过程中免受过度氧化。结合负载效应、优异的催化活性和出色的导电能力，RuO₂-WC NPs表现出卓越的OER性能，η₁₀为347 mV和88.5 mV dec^-1的小Tafel斜率。

具体而言，RuO₂-WC NPs的质量活度高达1430 A g_Ru^-1，比商用RuO₂（176 A g_Ru^-1）高约8倍。将优异的HER性能与η₁₀为58 mV和66 mV dec^-1的Tafel斜率相结合，由双功能RuO₂-WC NPs构建了用于OWS的酸性电解槽，提供仅1.66 V的电位以实现10 mA cm^-2和出色的长期稳定性。该策略为设计高效双功能电催化剂开辟了一条新途径，以平衡酸性OWS的高催化活性和低成本。

Bifunctional WC-Supported RuO₂ Nanoparticles for Robust Water Splitting in Acidic Media. Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202202519.

https://doi.org/10.1002/anie.202202519.