原创 光电催化 光催化电催化 2026年10月9日20:00 四川
遵循吸附物演化机制（AEM）的析氧反应催化剂通常具有较好的结构稳定性，但其活性长期受到单金属活性位上氧中间体吸附能线性标度关系的限制。换句话说，*OH、O和OOH等中间体之间的吸附能难以被独立调节，从而给OER活性设定了一个难以突破的理论瓶颈。Wiley Online Library
针对这一问题，研究团队在RuO?中引入高度分散的Pd位点，并提出一种新的金属位点质子受体辅助脱质子AEM机制（MP-AEM）。在该机制中，Pd并非简单作为传统意义上的主反应活性中心，而是充当第二金属位点的“质子受体”，为OER提供一条新的质子转移通道。
理论计算与Operando表征共同表明，Pd-RuO?能够形成新的反应中间体，并使速率决定步骤的能垒降低0.41 eV。与此同时，Pd位点能够降低O–H键断裂能垒，并调节界面氢键网络，从而显著加快关键脱质子过程。Wiley Online Library
除了提升反应动力学，Pd还进一步调节Ru中心电子结构，使Ru平均价态降低、Ru–O共价性减弱，从而抑制Ru在高电位下的氧化溶解，并降低晶格氧参与反应的倾向。这使催化剂在提高活性的同时，也避免了常见的“高活性—低稳定性”权衡。Wiley Online Library
在质子交换膜水电解槽（PEMWE）中，Pd-RuO?在1 A cm?2下仅需要1.55 V槽电压，并表现出相较纯RuO?约15倍更高的稳定性。该工作说明，通过在主活性金属之外引入专门负责质子接收和转移的辅助位点，可以从反应路径层面突破传统AEM的线性标度限制
文章内容
图1｜理论预测：Pd辅助质子转移如何突破传统OER限制
图2｜Pd-RuO?的结构与局部配位表征
图3｜酸性OER与PEMWE性能
图4｜MP-AEM机制的实验验证
图5｜Pd如何加快质子转移动力学
图6｜Pd-RuO2稳定性提升机制
文章DOI
10.1002/anie.3610719