析氧反應(yīng)（OER）在質(zhì)子交換膜電解過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，但電催化劑在酸性條件下仍存在活性低、穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。

基于此，廈門大學(xué)黃小青教授、廣東工業(yè)大學(xué)徐勇教授和陜西師范大學(xué)林海平教授等人報(bào)道了一類新型的具有扭曲結(jié)構(gòu)的CdRu₂IrO_x納米骨架，用于酸性O(shè)ER。

測(cè)試發(fā)現(xiàn)，CdRu₂IrO_x在0.5 M H₂SO₄中顯示出189 mV的超低過(guò)電位和1500 h的超長(zhǎng)穩(wěn)定性，在10 mA cm^-2下實(shí)現(xiàn)OER，總體上優(yōu)于已報(bào)道的催化劑（過(guò)電位約200 mV和穩(wěn)定性小于500 h）。此外，使用扭曲的CdRu₂IrO_x的質(zhì)子交換膜水電解槽（PEMWE）可以在0.1 A cm^?2下穩(wěn)定運(yùn)行90 h。

通過(guò)密度泛函理論（DFT）計(jì)算，作者揭示了OER性能增強(qiáng)的機(jī)理。作者首先計(jì)算了常規(guī)RuIrO₂上OER的能壘，在初始狀態(tài)下，暴露的Ru和Ir原子與水溶液中的水分子成鍵。第一質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移（PCET）傾向于發(fā)生在Ru原子上，自由能增加1.32 eV。第二個(gè)PCET發(fā)生在Ir原子上，導(dǎo)致Ir-OH和Ru-OH構(gòu)型，能量上坡為1.12 eV。

Ru原子上的第三個(gè)PCET比Ir原子上的PCET能量更有利，導(dǎo)致Ru-O和Ir-OH態(tài)。第四種PCET傾向于在Ru原子上形成Ru-OOH和Ir-OH構(gòu)型，它們可以轉(zhuǎn)化為Ru-OO和Ir-H₂O。

在該反應(yīng)路徑中，Ru原子上發(fā)生了三個(gè)PCET步驟，因此在OER過(guò)程中Ru的氧化態(tài)比Ir的氧化態(tài)增加得更明顯。Ru附近的Ir原子作為助催化劑，在O₂生成過(guò)程中接受來(lái)自Ru的質(zhì)子。

在畸變存在的情況下，Ir原子的限速階能壘為2.40 eV，比Ru原子的限速階能壘要大，說(shuō)明Ru原子是OER的活性位。需注意，畸變結(jié)構(gòu)上限速步驟的能量勢(shì)壘低于沒(méi)有畸變的規(guī)則結(jié)構(gòu)，得出結(jié)論，畸變的存在有助于提高OER性能。

Structurally-Distorted RuIr-Based Nanoframes for Long-Duration Oxygen Evolution Catalysis. Adv. Mater., 2023, DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202305659.