新刊推荐 | Catal 论文 | 原子位点精准调控实现 Ru–Co₃O₄ 在酸性析氧中的高效与长寿命性能

研究性论文 

近期，Catal 发表了来自北京化工大学化学资源工程国家重点实验室等机构的研究进展：团队通过精准调控钌（Ru）在尖晶石 Co₃O₄ 晶格中的位点选择性（八面体与四面体），揭示八面体位 Ru 可构建 Ru_oct–O–Co_oct协同活性单元，激活氧化物路径机制（OPM），显著抑制 Co 的过氧化与溶解。在仅约 4 a t% Ru 条件下，优化样品 Oct‑Ru_0.13Co_2.87O₄实现 240 mV@10 mA cm^-2 的低过电位并稳定运行超过 240 小时，为低贵金属 PEM 水电解阳极设计提供了新思路。 

研究亮点

• 通过位点选择性 Ru 掺杂策略，系统比较 Ru 占据 Co₃O₄ 八面体位（Co³⁺）与四面体位（Co²⁺）所带来的催化差异。 

• 八面体位 Ru 掺杂构建 Ruoct–O–Cooct 双金属活性中心，显著降低反应能垒并促进氧化物路径机制发生。 

• 最优催化剂 Oct‑Ru_0.13Co_2.87O₄在 10 mA cm^-2 下仅需 240 mV 过电位，并可稳定运行超过 240 小时。 

• 四面体位 Ru 掺杂因原子间距与轨道耦合不利，表现出更高过电位和明显的稳定性衰减。 

• Ru–O–Co 框架中的电子转移行为有效抑制钴的过氧化与溶解，是性能提升的关键。 

研究意义

• 从机理层面明确八面体 Co³⁺位点是尖晶石 Co₃O₄ 在酸性 OER 中的本征活性中心。 

• 证明在极低贵金属用量（约 4 at % Ru）下即可实现兼顾活性与稳定性的催化性能。 

• 提出并验证了具有普适意义的“晶体学位点工程”设计原则，为新一代酸性析氧催化剂设计提供清晰路径。

作者与单位

作者：Yumeng Wang，Yaling Zhang，Shiyao Chen，Yameng Fan，Jian Peng，Tofik Ahmed Shifa，Alberto Vomiero，李亚平*，王枫梅*，孙晓明*（通讯作者） 

通讯作者邮箱： 

李亚平 — [email protected] 

王枫梅 — [email protected] 

孙晓明 — [email protected] 

作者单位：北京化工大学化学资源工程国家重点实验室（化学学院）；澳大利亚 RMIT 大学理学院；东方理工研究院（宁波）；意大利威尼斯卡福斯卡里大学分子科学与纳米系统系。 

期刊介绍

Catal 是Springer旗下一本专注于催化方向的开放获取新刊。这本期刊旨在发表具有独创意义的重要工作。期刊将以催化应用为导向，促进基础研究学者和工业工程师之间具有包容性的沟通，更加有效地发布有关创新技术和实际应用的重要研究成果。 

关于Catal

• 目标影响因子20 

• 优先考虑关键催化应用方向的研究工作 

• 关注青年研究人员 

• 提供文章出版费用（APC）豁免 

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