質子交換膜（PEM）水解技術的使用為使用可再生能源的環保製氫提供了希望。 然而，開發高效、經濟、耐用的酸性析氧（OER）和析氫（HER）雙功能電催化劑仍然是乙個挑戰。 為了解決這個問題，我們通過水熱和退火技術合成了負載在碳球上的RuO2 CeO2異質結（RuO2 ceo2@c）。 實驗表明，RUO2 ceo2@c對OER和HER的催化活性為0在 5 M H 2 SO 4 中，在 10 mA cm2 時，過電位分別為 170 mV 和 120 mV。 此外，該電催化劑還能夠1在54 V下實現完全水解，並在10 mA cm2下保持穩定性超過100 h。 密度泛函理論（DFT）計算表明，RuO2 CeO2異質結改變了Ru的D波段中心，平衡了H的吸附和解吸行為，加速了反應動力學，降低了能壘，從而提高了電催化活性。 這些發現為未來高效雙功能水解電催化劑的設計提供了寶貴的見解。
RUO2 ceo2@c合成示意圖。
A）RUO2 ceo2@c的SEM圖，（B）RUO2 ceo2@c的粒徑分布TEM圖，（C）RUO2 ceo2@c的HRTEM圖，（D）RUO2 ceo2@c的XRD圖，ceo2@cand ruo2@c，（E）RUO2 ceo2@c的元素圖。
A） RUO2 ceo2@c和 ruo2@c 的 RU 3P XPS 譜圖，（B） RUO2 ceo2@c和 ceo2@c 的 CE 3D XPS 譜圖，（C） RUO2 ceo2@c的 O 1S XPS 譜圖，（D） RUO2 ceo2@c的 O 1S XPS 譜圖。
A）極化曲線，（B）相應的Tafel圖，（c）RUO2 ceo2@c、ruo2@c、ceo2@c和商業RUO2的奈奎斯特圖。（d） RuO2 ceo2@c 10 mA cm2 和 50 mA cm2 的計時電位測定。
A） 極化曲線，（B） 相應的 Tafel 圖，（C） RuO2 ceo2@c、ruo2@c、ceo2@c 和商業 PT C （20 wt%） 的奈奎斯特圖，（D） RuO2 在 10 mA cm2 和 50 mA cm2 下的時間電位測定ceo2@c。
a） 配置的全電池極化曲線，（b） ruo2 ceo2@c||RUO2 ceo2@c的長期穩定性測試。
a） RuO2 CEO2的幾何形狀，（b） OER的四步過程，（c） RuO2 CEO2和RuO2的OER自由能圖，（d） PT、RuO2 CEO2和RuO2的HER自由能圖，（e） RuO2 CEO2的投影態密度（DOS），f） RuO2的投影態密度（DOS）。使用 pt （ 009 EV）。
在這項研究中，我們合成了RuO2 CeO2異質結，並通過精確的水熱和退火過程將其載入到碳球上。 結果表明，RuO2的ceo2@c異質結在較寬的pH範圍內對OER和HER均表現出優異的電催化活性和穩定性。 特別是，ruo2 ceo2@c在 0在5 M H2SO4和1 M KOH條件下，OER和HER的過電位分別為170 220 mV和120 82 mV，電流密度分別為10 mA cm2。 DFT計算表明，RuO2 CeO2異質結降低了Ru的D帶中心，從而平衡了H的吸附和解吸行為，提高了反應動力學。 此外，雙電極電解水實驗表明，ruO2 ceo2@c||ruo2 ceo2@c合 1在54 V時可實現10 mA cm2的電流密度，凸顯了在碳球上載入RUO2 CEO2異質結對實現HER、OER和全水解雙重功能的重要性。 本研究設計的RuO2 CeO2在導電碳上的異質結構為製備高效製氫電催化劑提供了有價值的參考。
ruo2/ceo2 heterostructure anchored on carbon spheres as a bifunctional electrocatalyst for efficient water splitting in acidic media - sciencedirect