中大新聞網訊（通訊員袁湛楠）二氧化銥因其具有較好的活性與穩定性，是目前工業上唯一的酸性析氧反應（OER）催化劑，但價格昂貴、儲量稀少和活性低等問題限制了它的使用。相比之下，二氧化釕成本更低，活性相對二氧化銥更高，是一種很有前途的替代材料。然而，如何令二氧化釕（RuO2）在極端酸性條件下保持高活性和穩定性仍然是一個重大挑戰。

近日，材料科學與工程學院崔浩教授、王成新教授以典型的紅金石型二氧化釕為研究對象，提出一種基于晶界工程策略來提升RuO2的酸性OER活性和穩定性的研究思路，通過簡單的鹽輔助重結晶方法，構建出富含晶界的二氧化釕多孔納米片（GB-RuO2）。相關成果以“Grain-Boundary-Rich RuO2 Porous Nanosheet for Efficient and Stable Acidic Water Oxidation”為題發表于期刊Angewandte Chemie International Edition。

該研究表明，催化劑中豐富的晶界能夠引發顯著的拉伸應變并創造出不飽和的配位環境，不僅能夠有效地穩定晶體結構，同時還增強了其對氧中間體的吸附能力。最終，GB-RuO2表現出低過電勢（η10= 187 mV）和超低塔菲爾斜率（34.5 mV dec-1），并且在 0.1 M HClO4 中穩定運行超過 550 小時。以 GB-RuO2 催化劑為陽極的質子交換膜水電解槽在 2 A cm-2 的電流密度下運行電壓僅為 1.669 V，并在 100 mA cm-2的電流密度下可以穩定運行 100 小時，表現出極高的活性和良好的穩定性。

論文的第一作者是材料科學與工程學院2020級直博生何煒東，王成新教授及其團隊崔浩教授為論文的共同通訊作者；中山大學材料科學與工程學院為論文唯一完成單位。該研究工作受到國家自然科學基金、廣東省自然科學基金的大力支持。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202405798