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Die Entwicklung effizienter und stabiler Elektro-katalysatoren für die Sauerstoffentwicklung unter sauren Bedingungen ist entscheidend für die Kommerzialisierung von Protonenaustauschmembran-Wasserelektrolyseuren. Hier entwickeln wir eine repräsentative Strategie durch das Dopieren von p-Orbital-Atomen (N, P, S, Se) in RuO2, um den gitteroxygenvermittelten Mechanismus und den Mechanismus der Sauerstoff-Defektstellen präzise zu regulieren. In-situ- und Ex-situ-Messungen sowie theoretische Berechnungen zeigen, dass das Se-Doping die Bandlücke zwischen den Ru-eg- und O-p-Orbitalen während des Prozesses der Sauerstoffentwicklung dynamisch anpasst. Diese Modulation beschleunigt die Elektronendiffusion zum externen Stromkreis, fördert den gitteroxygenvermittelten Prozess und steigert die katalytische Aktivität. Darüber hinaus erleichtert sie das Elektronen-Feedback und stabilisiert die Sauerstoff-Defektstellen, wodurch der Prozess des Mechanismus der Sauerstoff-Defektstellen gefördert und die katalytische Stabilität erhöht wird. Der resultierende Se-RuOx-Katalysator erreicht unter industriellen Bedingungen eine effiziente Leistung von Protonenaustauschmembran-Wasserelektrolyseuren mit einer minimalen Überpotential von 1,67 V, um eine Stromdichte von 1 A cm-2 zu erreichen und die Langzeit-Cyclability von über 1000 h aufrechtzuerhalten. Diese Arbeit präsentiert eine einzigartige Methode zur Steuerung der zukünftigen Entwicklung hochleistungsfähiger Metalloxidkatalysatoren.
Wang et al. (Sat.) haben diese Frage untersucht.