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?南洋理工/長江師范Small：異質界面和拉伸應變效應協同增強Ru/RuO2氣凝膠的整體水分解

設計用于水分解的電催化劑是可持續制氫的關鍵，但實現起來卻很困難。基于此，南洋理工大學Lee Jong-Min副教授，長江師范學院王廣釗副教授（共同通訊作者）等人報道了一種快速、簡便的兩步法制備Ru/RuO₂氣凝膠的方法，用于催化堿性條件下的水分解。Ru/RuO₂氣凝膠在10 mA cm^-2時表現出較低的析氧過電位（189 mV）和析氫過電位（34 mV），這得益于高孔率、異質界面和拉伸應變效應的協同作用。

本文通過DFT計算研究了Ru/RuO₂氣凝膠提高電催化活性的內在因素。局域態密度（PDOS）表明，Ru/RuO₂在費米能級上具有比Ru和RuO₂更高的態密度，因此有望顯示出比Ru和RuO₂更強的電子傳輸能力。

電荷密度差分圖顯示了Ru/RuO₂異質界面上顯著的電荷重新分布，Bader電荷分析表明，從Ru向RuO₂傳輸了3.10 |e|電子。這種電子轉移可能會在異質界面周圍產生一個內置電場，通過促進電催化過程中的載流子遷移來加速電催化性能。

OER的吉布斯自由能圖表明，Ru/RuO₂生成*OOH的勢壘（1.89 eV）遠小于Ru（3.19 eV）和RuO₂（2.15 eV），從而證實了Ru/RuO₂異質界面有助于OER的動力學。HER的吉布斯自由能圖表明，Ru/RuO₂的ΔG_H*（-0.22 eV）比Ru（-0.54 eV）和RuO₂（-0.26 eV）更接近理想值（ΔG_H*=0 eV），表明Ru/RuO₂具有優異的HER電催化性能。

Heterointerface and Tensile Strain Effects Synergistically Enhances Overall Water-Splitting in Ru/RuO₂ Aerogels. Small, 2023, DOI: 10.1002/smll.202206844.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202206844.

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