赵东元院士领衔！内蒙古大学兰坤/高研院祖连海Nature子刊 | 构建高效三相反应界面助力酸性水电解！

本文背景是质子交换膜水电解（PEMWE）作为绿色制氢技术，其阳极析氧反应（OER）动力学缓慢，且目前主流的铱（Ir）基催化剂成本高昂、资源稀缺，亟需开发稳定、高效的替代材料，特别是钌（Ru）基催化剂，但其在高电流密度下易发生过氧化和结构崩塌。研究目的是通过理性设计，开发一种兼具高活性和长期稳定性的非铱阳极催化剂，以促进酸性水电解的大规模应用。作者报道了一种通过定制化自组装路线合成的介孔钌钛氧化物固溶体催化剂（如Ru₀.₂Ti₀.₈O₂），该材料在原子尺度上通过Ru-O-Ti结构调控电子性质，抑制钌过氧化并引导反应沿稳定的氧路径机制（OPM）进行；在介观尺度上，其独特的纳米棒束组装结构和有序介孔构建了高效的三相界面，促进了传质。该催化剂在酸性OER中表现出低过电位（257 mV @ 10 mA cm⁻²），并在PEMWE全电池测试中以超低钌载量（0.4 mgRu cm⁻²）在1 A cm⁻²电流密度下稳定运行超过450小时。结论是，这种跨尺度（原子与介观）协同设计策略不仅成功制备出高性能、耐用的非铱催化剂，为降低绿氢成本提供了新途径，也为未来电催化材料的开发提供了普适性范式。