Single‐Site Mn‐Doped Ru/RuO2 Heterostructure for Acidic Overall Water‐Splitting

材料科学 分解水 兴奋剂 异质结 无机化学 纳米技术 光电子学 冶金 光催化 催化作用 生物化学 化学
作者
Shuting Dong,Peisan Wang,Zhiqiang Li,Lingzhi Wei,Shoujie Liu,Yang Yang,Fangcai Zheng
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202422166
摘要

Abstract Acidic overall water‐splitting driven by consistent electricity is an efficient and economical method for producing green hydrogen. However, developing highly active and durable bifunctional electrocatalysts for both hydrogen and oxygen evolution reactions (HER and OER) in acidic conditions remains a challenge. Here, single‐atom Mn sites are introduced into Ru/RuO₂ heterostructures (Mn(SAs)‐Ru/RuO 2 ) as bifunctional electrocatalysts, achieving low overpotentials of 39 and 158 mV at 10 mA cm −2 for HER and OER, respectively, while maintaining long‐term durability for overall water‐splitting over 500 h at 1.47 V in 0.5 m H 2 SO 4 . It outperforms most previously reported bifunctional electrocatalysts. Theoretical calculations show that the charge redistribution caused by single‐site Mn dopants optimizes the adsorption of OOH * and H * at Ru sites, significantly boosting electrochemical kinetics for both OER and HER. This work presents an effective single‐site metal doping strategy to optimize the charge distribution of bifunctional electrocatalysts for acidic overall water‐splitting.
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