Hexagonal Defect‐Rich MnOx/RuO2 with Abundant Heterointerface to Modulate Electronic Structure for Acidic Oxygen Evolution Reaction

过电位 析氧 催化作用 材料科学 分解水 氧气 密度泛函理论 异质结 化学工程 纳米材料 纳米技术 化学物理 物理化学 化学 电化学 电极 计算化学 光电子学 光催化 工程类 生物化学 有机化学
作者
Zexing Wu,Yonglong Wang,Dongzheng Liu,Bowen Zhou,Pengfei Yang,Runze Liu,Weiping Xiao,Tianyi Ma,Jinsong Wang,Lei Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (49) 被引量:23
标识
DOI:10.1002/adfm.202307010
摘要

Abstract Developing green hydrogen energy to power future societies has driven the progress of proton‐exchange membrane water electrolyzers (PEMWE). However, due to the complex anode oxygen evolution reaction (OER) electron transfer process and the strong acidic environment, the most effective catalysts are still Ir‐based nanomaterials. Therefore, exploiting low cost acidic OER catalysts to meet the needs of PEMWE remains a challenging and rewarding task. Herein, hexagonal‐shaped and defect‐rich MnO x /RuO 2 heterojunction nanosheets (H/d‐MnO x /RuO 2 ) is designed. The oxygen vacancies and heterogeneous structure enable the H/d‐MnO x /RuO 2 catalyst to reach 10 mA cm −2 with only overpotential 178 mV in 0.5 m H 2 SO 4 . Density functional theory shows that the oxygen vacancies and heterogeneous interface facilitates the reduction of the adsorption energy of *OOH and the reduction of the energy level of Ru‐Oads, thus suppressing the involvement of lattice oxygen and enhancing the durability. This study provides an effective way to design efficient catalysts for hydrogen production in PEMWE.
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