武理木士春Small：超低Ru掺杂的无定形钴基氧化物用于碱性和海水介质中高电流密度全分解水

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在高电流密度下电解水实现高效和稳定的制氢对于即将到来的氢经济至关重要。然而，缓慢析氢反应(HER)和析氧反应(OER)电催化过程的双功能催化剂严重限制了其工业发展。

武汉理工大学木士春团队报道了一种超低Ru掺杂的无定形钴基氧化物(Ru-CoO_x/NF)电催化剂，可在碱性或者海水中以高电流全分解水。

与其他催化剂相比，Ru-CoO_x/NF优异的电催化性能可归因于以下几个方面：

(1)非晶结构为电催化反应提供了更多的活性位点；

(2)元素Ru的掺入有助于内部电荷转移，促进电化学动力学；

(3) OER过程中发生表面电子重构和β-CoO(OH)的形成。这些积极因素有效地驱动了碱性和海水介质中高电流密度下的水电解。

在1 M KOH中，对于HER和OER反应，当电流密度达到1000 mA cm^-2时，Ru-CoO_x/NF上过电位分别仅需52 mV和370 mV，性能分别超过商业Pt/C和RuO₂。在高电流密度下，它还表现出出色的电化学稳定性。

另外，用Ru-CoO_x/NF组装的电解槽，只需要2.2 V和2.62 V的超低电压，能够产生1000 mA cm^-2的电流密度分别支持碱性水和海水电解，法拉第效率接近100%。