Atomic layers of ruthenium oxide coupled with Mo2TiC2Tx MXene for exceptionally high catalytic activity toward water oxidation

析氧 催化作用 电催化剂 氧化钌 离解(化学) 氧化物 化学 氧气 无机化学 化学工程 分解水 电化学 物理化学 电极 有机化学 光催化 工程类
作者
Jitendra N. Tiwari,Muhammad Umer,Gokul Bhaskaran,Sohaib Umer,Geunsik Lee,Min Gyu Kim,Han-Koo Lee,Krishan Kumar,A.T. Ezhil Vilian,Yun Suk Huh,Young‐Kyu Han
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:339: 123139-123139 被引量:31
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2023.123139
摘要

Progress in acidic water splitting has remained limited because of low oxygen evolution reaction (OER) activities, sluggish reaction kinetics, and severe catalyst degradation. Thus, a highly active and durable OER catalyst is required for the commercialization of acidic water electrolyzers. Here, we report t-phase ruthenium oxide atomic layers implanted on Mo2TiC2Tx MXene (RAL-M) as a model electrocatalyst for the OER in acidic media, which exhibits a remarkable mass activity (6.2 A mg−1), excellent turnover frequency (TOF; 2.4 s−1), and negligible loss of durability after 22 h in a two-electrode cell configuration. The mass activity and TOF of RAL-M are 150 times (RuO2-Premetek Co.) and 540 times (RuO2-Sigma-Aldrich) greater than the industrially adopted electrocatalysts at pH 0.48. Computational calculations show that the ruthenium active sites of RAL-M have a strong affinity to oxygen species (e.g., OH*, O*, and OOH*), which efficiently adapts water dissociation and favors both the adsorbate evolution and lattice oxygen mechanistic pathways to accelerate the OER.
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