贾殿赠/郭继玺Appl. Catal. B.: 互掺杂Ru-Ni氧化物纳米片用于电化学/太阳能驱动全分解水

合理设计具有优异活性和稳定性的过渡金属氧化物基双功能催化剂对于有效分解水仍然是一个巨大的挑战。

新疆大学贾殿赠、郭继玺等报道了一种通过自模板策略合成的互掺杂Ru-Ni氧化物((Ru-Ni)O_x)，能够用于高效电催化HER和OER。

作者首先通过自发氧化还原反应形成Ru-Ni(OH)₂前驱体，随后在空气中进行氧蚀刻得到互掺杂Ru-Ni氧化物，其中Ni-RuO₂和Ru-NiO分别作为OER和HER的活性中心。(Ru-Ni)O_x纳米阵列通过互掺杂和电位诱导的协同作用能够优化催化剂电子结构。

在HER过程中，电流密度为10 mA cm^-2时，(Ru-Ni)O_x的过电位为14.5 mV，Tafel斜率为21.5 mV dec^-1。另外，(Ru-Ni)O_x还具有出色的OER活性，其过电位低至237.2 mV(10 mA cm^-2)。

DFT计算表明，电子结构的调节可以调整d带中心并提高电荷密度，从而优化H*的吸附能，以提高Ru-NiO上的HER性能。X射线光电子能谱分析证实了电位诱导的协同效应，NiO衍生的NiOOH有利于H₂O解离以增强Ni-RuO₂上的OER.。

另外，建立了电化学/太阳能驱动的碱性全水解电解槽，仅需1.48 V的超低电池电压就可产生10 mA cm^-2的电流密度，性能远超先前报道的双功能电催化剂。

Inter-doped ruthenium-nickel oxide heterostructure nanosheets with dual active centers for electrochemical-/solar-driven overall water splitting. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120611

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