Activity‐Stability Balance: The Role of Electron Supply Effect of Support in Acidic Oxygen Evolution

析氧 过电位 电催化剂 材料科学 化学工程 催化作用 电子转移 氧化钴 阳极 电解质 氧化物 无机化学 电化学 化学 光化学 电极 物理化学 冶金 工程类 生物化学
作者
Liming Deng,Shuyi Liu,Di Liu,Yu‐Ming Chang,Linlin Li,Chunsheng Li,Yan Sun,Feng Hu,Han‐Yi Chen,Hui Pan,Shengjie Peng
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (30): e2302238-e2302238 被引量:39
标识
DOI:10.1002/smll.202302238
摘要

Abstract Developing efficient and durable electrocatalysts for the oxygen evolution reaction (OER) in proton exchange membrane (PEM) electrolyzers represents a significant challenge. Herein, the cobalt‐ruthenium oxide nano‐heterostructures are successfully synthesized on carbon cloth (CoO x /RuO x ‐CC) for acidic OER through a simple and fast solution combustion strategy. The rapid oxidation process endows CoO x /RuO x ‐CC with abundant interfacial sites and defect structures, which enhances the number of active sites and the charge transfer at the electrolyte‐catalyst interface, promoting the OER kinetics. Moreover, the electron supply effect of the CoO x support allows electrons to transfer from Co to Ru sites during the OER process, which is beneficial to alleviate the ion leaching and over‐oxidation of Ru sites, improving the catalyst activity and stability. As a self‐supported electrocatalyst, CoO x /RuO x ‐CC displays an ultralow overpotential of 180 mV at 10 mA cm −2 for OER. Notably, the PEM electrolyzer using CoO x /RuO x ‐CC as the anode can be operated at 100 mA cm −2 stably for 100 h. Mechanistic analysis shows that the strong catalyst‐support interaction is beneficial to redistribute the electronic structure of RuO bond to weaken its covalency, thereby optimizing the binding energy of OER intermediates and lowering the reaction energy barrier.

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