发现高效稳定的酸性析氧反应（OER）电催化剂对于质子交换膜水电解槽的商业化至关重要。

近日，郑州大学Siyu Lu证明了具有接近理想的 Ru−Ru 原子间距离和独特的 Ru−O 杂化态的短程 Ru 原子阵列可以触发直接的 O*−O* 自由基耦合，形成中间体 O*−O*-酸性 OER 期间的 Ru 构型，不会产生 OOH* 物质。此外，Ru原子阵列抑制了OER中晶格氧的参与和活性Ru的溶解。

文章要点

1）受益于这些优势，所设计的 Ru 阵列-Co₃O₄ 电催化剂打破了困扰 RuO₂ 基电催化剂的活性/稳定性权衡，在 0.5 M H₂SO₄ 中在 10 mA cm⁻² 下提供仅为 160 mV 的优异 OER 过电势，并且具有出色的性能在 1500 小时运行期间具有耐久性，是迄今为止报道的最好的酸稳定性 OER 电催化剂之一。

2）¹⁸O 标记原位光谱测量与理论研究表明，短程 Ru 原子阵列在 OER 过程中开启了氧化物路径机制 (OPM)。因此，研究工作不仅指导了改进的酸性 OER 催化剂的设计，而且还鼓励人们追求基于短程金属原子阵列的电催化剂用于其他电催化反应。

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Jiangwei Chang, et al, Oxygen Radical Coupling on Short-Range Ordered Ru Atom Arrays Enables Exceptional Activity and Stability for Acidic Water Oxidation, J. Am. Chem. Soc., 2024

DOI: 10.1021/jacs.3c13248

https://doi.org/10.1021/jacs.3c13248