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便攜式電子產品和電動汽車的迅速發展高度依賴于先進的能量儲存和轉換技術，并且基于多電子-質子轉移的非均相析氧反應(OER)是實現快速電化學能量可逆轉換的關鍵。然而，OER過程中關鍵中間體(*OH、*O和*OOH)轉移所需的高過電位嚴重阻礙了電池能量效率的提高。因此，構建高活性、高選擇性、高耐久性的電催化劑對于深入研究催化劑中間體與含氧中間體之間的動力學機理至關重要。

近日，中科院上海硅酸鹽研究所張濤課題組將Ru團簇錨定在VS₂表面，其中Ru-VS₂催化劑無序地包埋在碳纖維中并組裝成集成電極(Ru-VS₂@CC)。

電化學性能測試結果顯示，所制備的Ru-VS₂@CC催化劑在50 mA cm^?2電流密度下的OER過電位為245 mV，,Tafel斜率為56 mV dec^?1，優于RuO₂(302 mV/84 mV dec^?1)和VS₂@CC(469 mV/124 mV dec^?1)；Ru-VS₂@CC在0.6 V下連續運行20小時后，活性下降小于2%。

此外，利用Ru-VS₂@CC作為空氣陰極的ZAB具有941 mA h g^?1的最高容量和186 mW cm^?2的最大功率密度，并且其工作了470小時后沒有明顯的電壓衰減(并保持了0.62 V的電壓間隙)。

實驗結果和理論計算表明，在反應過程中，Ru-VS₂@CC上的Ru團簇會首先被氧化為RuO₂，其不僅能夠作為保護層以防止內部Ru核被腐蝕，而且還能夠提供充足的反應活性位點，從而提高反應活性；同時RuO₂封裝外殼通過Ru/VS₂接觸界面誘導更多電荷來調節表面電子排布，Ru 3p和O2p軌道的電子耦合促進了Ru的費米能級的正移，從而減少了中間體的遷移能壘，并優化了*OOH到O₂轉化的決速步(RDS)。因此，通過電氧化調節金屬中心的表面電子結構并保護Ru核對于建立有效的催化活性和穩定性至關重要。

Electrochemical Oxidation Encapsulated Ru Clusters Enable Robust Durability for Efficient Oxygen Evolution. Small, 2023. DOI: 10.1002/smll.202207170

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Small：Ru團簇表面電氧化產生RuO2，實現高效穩定析氧反應

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