單原子金屬物種體系的不穩(wěn)定性和低的大電流密度效率引起了廣泛關注。其中，如何打破界面對稱結構，并在層狀雙氫氧化物（LDH）上構建穩(wěn)定的多原子異質界面變得重要，但對于大電流密度水分解具有挑戰(zhàn)性。

基于此，武漢理工大學木士春教授和南京曉莊學院劉蘇莉教授（共同通訊作者）等人報道了一種由鐵-鈷層狀雙氫氧化物（FeCo-LDH）負載的Ru單原子催化劑（Ru_xSACs@FeCo-LDH）。

實驗測試發(fā)現，Ru_xSACs@FeCo-LDH在電流密度為10和1000 mA cm^-2下表現出極低的析氧反應（OER）過電位，分別為194和246 mV，同時在電流密度為1000 mA cm^-2下具有高于1000?h的穩(wěn)定性，這些都遠遠超過商業(yè)RuO₂的性能。此外，Ru_xSACs@FeCo-LDH的質量活度分別是Ru和FeCo-LDH的2倍和6倍。更重要的是，它只需要1.52 V的電壓即可實現1000 mA cm^-2的水分解電流密度，并且在運行1000? h后幾乎沒有變化，這是目前已報道的最高性能。

實驗和理論計算結果表明，經過活化過程，在FeCo-LDH表面的原子尺度對稱破缺界面上原位形成了類Ru-O-TM（Fe、Co和Ni）類納米化合物，促進用于OER的Ru-O活性位點的O-O耦合，有利于抑制大電流密度水分解的多雜原子界面不穩(wěn)定性。該策略為提高水分解工業(yè)規(guī)模制氫的單原子穩(wěn)定性提供了機會。

Breaking the symmetry of single-atom catalysts enables an extremely low energy barrier and high stability for large-current-density water splitting. Energy Environ. Sci., 2022, DOI: 10.1039/D2EE01337A.

https://doi.org/10.1039/D2EE01337A.