清华陈晨Angew.: 独特“球中球”，性能不用愁。双功能Co-SAC/RuO2用于高效稳定HER和OER

电化学水分解产氢是一种方便且具有优异前景的技术方法。但是由于HER和OER缓慢的动力学以及复杂的电子转移过程，严重阻碍了电化学水分解系统的大规模应用。因此，开发用于析氢反应(HER)和析氧反应(OER)的高活性和稳定的双功能贵金属基电催化剂是清洁和可再生能源的关键。

近日，清华大学陈晨团队通过一锅法成功制备了一种包含在RuO₂球中的Co单原子催化剂(Co-SAC/RuO₂)，并将其用于高效稳定HER和OER。

Co单原子被包裹到RuO₂球中，这种独特的结构导致Co单原子修饰了周围Ru原子的电子结构，从而显着提高电催化活性。所制备的Co-SAC/RuO₂具有优异的HER和OERE性能。

在0.5 M H₂SO₄中，Co-SAC/RuO₂在10 mA cm^-2电流密度下的HER过电位低至45 mV；其在1.0 M KOH溶液中，10 mA cm^-2电流密度下的OER过电位为200 mV。更重要的是，Co-SAC/RuO₂还具有优异的持久稳定性，连续运行20小时而没有发生明显的性能变化。

试验和密度泛函理论(DFT)计算表明，与RuO₂相比，掺入Co单原子后，Co-SAC/RuO₂的HER和OER的能垒都降低。同时，掺入Co单原子不仅可以提高RuO₂在碱性条件下进行OER的稳定性，而且显著提高了其在酸性条件下的HER活性。

该项工作为在贵金属基纳米材料中加入过渡金属单原子提供更深入的见解，并且为设计出更出色的电催化剂提供了思路。

Cobalt Single Atom Incorporated in Ruthenium Oxide Sphere: A Robust Bifunctional Electrocatalyst for HER and OER. Angewandte Chemie International Edition, 2021. DOI: 10.1002/anie.202114951

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