中大新闻网讯（通讯员袁湛楠）二氧化铱因其具有较好的活性与稳定性，是目前工业上唯一的酸性析氧反应（OER）催化剂，但价格昂贵、储量稀少和活性低等问题限制了它的使用。相比之下，二氧化钌成本更低，活性相对二氧化铱更高，是一种很有前途的替代材料。然而，如何令二氧化钌（RuO2）在极端酸性条件下保持高活性和稳定性仍然是一个重大挑战。
近日，材料科学与工程学院崔浩教授、王成新教授以典型的红金石型二氧化钌为研究对象，提出一种基于晶界工程策略来提升RuO2的酸性OER活性和稳定性的研究思路，通过简单的盐辅助重结晶方法，构建出富含晶界的二氧化钌多孔纳米片（GB-RuO2）。相关成果以“Grain-Boundary-Rich RuO2 Porous Nanosheet for Efficient and Stable Acidic Water Oxidation”为题发表于期刊Angewandte Chemie International Edition。
该研究表明，催化剂中丰富的晶界能够引发显著的拉伸应变并创造出不饱和的配位环境，不仅能够有效地稳定晶体结构，同时还增强了其对氧中间体的吸附能力。最终，GB-RuO2表现出低过电势（η10= 187 mV）和超低塔菲尔斜率（34.5 mV dec-1），并且在 0.1 M HClO4 中稳定运行超过 550 小时。以 GB-RuO2 催化剂为阳极的质子交换膜水电解槽在 2 A cm-2 的电流密度下运行电压仅为 1.669 V，并在 100 mA cm-2的电流密度下可以稳定运行 100 小时，表现出极高的活性和良好的稳定性。
论文的第一作者是材料科学与工程学院2020级直博生何炜东，王成新教授及其团队崔浩教授为论文的共同通讯作者；中山大学材料科学与工程学院为论文唯一完成单位。该研究工作受到国家自然科学基金、广东省自然科学基金的大力支持。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202405798
