2024年10月1日，赵伟课题组在《Advanced Functional Material》上发表文章“Synergistic Engineering of Dopant and Support of Ru Oxide Catalyst Enables Ultrahigh Performance for Acidic Oxygen Evolution”。其中设计了硒掺杂纳米RuO2催化剂，并以Co-N-C作为支撑材料（Ce@RuO2/CoNC）进行酸性电解水析氧反应（OER），通过硒掺杂和Co-N-C作为支撑材料，优化OER中间体的自由能，抑制Ru的溶解，协同提高钌氧化物的活性和稳定性。该催化剂在10 mA cm−2下仅有150 mV的超低过电位，同时其稳定性达到了1000 h，优于之前报道的大多数Ru基催化剂。该文章由亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心武斌、武汉理工大学麦力强、深圳大学赵伟为论文共同通讯作者，Felix博士作为第一作者，深圳大学高等研究院为第一完成单位。
酸性OER反应的活性和电催化剂对于高效的质子交换膜水电解槽（PEM-WE）具有至关重要的意义。本文采用杂原子掺杂和载体的协同方法设计了一种高效的Ce@RuO2/CoNC电催化剂。在RuO2中掺入Ce可确保Ru保持电荷平衡，而且Ru-O键在Ru-O-Ce结构中稳定性强于Ru-O-Ru结构，这有助于保持表面结构的耐久性和抑制Ru的溶解。通过大量的表征表明，Co-N-C载体可以与Ce@RuO2纳米颗粒形成强有力的化学键，使它们能够持久地稳定在载体上使其在OER过程中具有更好的稳定性。所设计的Ce@RuO2/CoNC催化剂具有优异的OER性能，在1.5V（vs RHE）时质量活性高达2365.5Ag-1Ru，与之前的最佳研究相比提高了约2倍。合成的催化剂在酸性PEM-WE装置中以200 mA cm-2的电流稳定运行了1000 h。鉴于其卓越的活性和强大的稳定性，所设计的Ce@RuO2/CoNC将为PEM水电解槽的广泛应用提供一条新途径。
该项目获得国家自然科学基金项目（21972096），和深圳市科技创新计划项目（JCYJ20190808150615285）支持。
原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202408714
撰稿：张文彬 审核：刘俊芳、李晓光、李猛
科研动态