摘要：电化学水分解是解决过度使用矿物燃料引起的能源和环境问题的一个有前途的解决方案。然而，由于复杂的质子偶合电子转移反应过程，缓慢的阳极析氧反应(OER)阻碍了水分解的效率。因此，开发有效的OER催化剂，促进低过电位下的多重质子和电子转移是至关重要的。虽然贵金属基催

电化学水分解是解决过度使用矿物燃料引起的能源和环境问题的一个有前途的解决方案。然而，由于复杂的质子偶合电子转移反应过程，缓慢的阳极析氧反应(OER)阻碍了水分解的效率。因此，开发有效的OER催化剂，促进低过电位下的多重质子和电子转移是至关重要的。虽然贵金属基催化剂如RuO2和IrO2目前是最有效的，但它们的有限可用性、高成本和不稳定性给广泛的商业应用带来了重大障碍。因此，目前有必要开发出有效的策略来减少贵金属的使用，同时保持较高的OER活性。近日，福州大学黄兴、林伟和谢在来等采用一步溶剂热法合成了分散在NiFeV-LTHs上的Ru单原子催化剂(Ru SAs@NiFeV-LTHs)。实验结果表明，Ru SAs@NiFeV-LTHs催化剂表现出卓越的OER性能，在碱性条件下分别需要221和269 mV的低过电位就能达到10和100 mA cm-2的电流密度，优于文献中报道的商业RuO2、NiFe-LDHs、NiFeV-LTHs和其他基于NiFe LDH的催化剂。此外，Ru SAs@NiFeV-LTHs表现出良好的耐久性，在电流密度为10、100和500 mA cm-2下连续电解200小时内一直保持稳定的过电位。XPS、XRD、XAS和IL-TEM表征结果显示，Ru SAs@NiFeV-LTHs上一些最初分散的Ru SA在活化过程中溶解到电解质中，而其余的在随后的电化学测试中保持稳定。此外，理论计算表明，Ru SAs@NiFeV-LTHs增强的催化性能与Ru SAs的存在及其与载体材料中周围金属中心的电子相互作用有关。反应过程中，Ru SA中心作为OER的活性中心，并且存在的电子相互作用促进了相邻金属中心的活性和催化剂的整体导电性。此外，这种电子相互作用也有助于提升催化剂的稳定性，Ru SAs和LDHs之间的电子相互作用导致Ru在反应过程中的价态低于+4价，从而减轻溶解问题。综上，该项研究证实在LDHs晶格中引入单个Ru原子可以通过元素之间的协同电荷转移来提高OER活性，这为设计和合成高效和稳定的SA基OER催化剂提供了重要指导。Atomically dispersed Ru on NiFeV layered triple hydroxides for enhanced water oxidation. Advanced Functional Materials, 2025. DOI: 10.1002/adfm.202421740

来源：朱老师讲VASP