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氧化物電催化劑在酸性OER反應中具有不穩定的問題，這是因為由于電流電容效應（current-capacitance effect）導致催化劑氧化和溶解，限制了作為質子交換膜電解水器件應用（PEMWE）。

有鑒于此，東北師范大學邢子豪副教授、常進法教授、中佛羅里達大學楊陽教授等為了解決這些挑戰，調節Co₃O₄尖晶石的結構，將Co部分替代為Ni和Ru（記作NiRuCoO_x），研究四面體和八面體位點之間的協同作用。

本文要點：

（1）

設計的催化劑構筑Ru-O-Ni電子耦合作用，促進直接的雙氧自由基耦合OER反應路線。DFT理論計算和原位Raman光譜表征，驗證Ru是雙氧機理的活性位點，Ni能夠穩定晶格氧和Ru-O化學鍵。設計的NiRuCoO_x催化劑在電流密度10 mA cm^-2具有超低的過電勢（166 mV）。此外，作為PEMWE的陽極時，NiRuCoOx催化劑在1.72 V就達到3 A cm^-2電流密度，這個性能達到美國能源部制訂的2026年目標（1.8 V@3 A cm^-2）。

（2）

PEMWE器件能夠穩定工作超1500 h，性能衰減率顯著降低至0.025 mV h^-1，比商用RuO₂更好（2.13 mV h^-1）。這項工作為調節Co₃O₄的八面體-四面體位點提供一種有效策略，顯著改善PEMWE的活性和穩定性。

參考文獻

Mengtian Huo, Hao Sun, Zhao Jin, Wei Liu, Yu Liang, Jingyao Liu, Changpeng Liu, Zihao Xing*, Yang Yang*, and Jinfa Chang*, Tailoring Octahedron-Tetrahedron Synergism in Spinel Catalysts for Acidic Water Electrolysis, J. Am. Chem. Soc. 2025

DOI: 10.1021/jacs.5c00665

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c00665