Angew. Chem. ：Ru-Co双金属位点催化剂助力氧析出反应

氧电催化反应在能源储存与转化领域起着非常重要的作用。但它缓慢的动力学过程导致了它需要较大的过电位来驱动反应的发生。因此许多催化剂改性手段如异质结工程，配位调控和应力工程等被开发并用于调控催化活性位点的配位环境和电子结构，以期实现催化剂性能的最优化。在这些改性措施中，配位工程策略被认为是一种极其有效的电子结构调控手段，它可以通过精确定制配位原子的物种和个数等来实现对反应中间产物结合能的调控。这种调控手段在M-N-C单原子催化剂身上发挥的淋漓尽致，通过对金属中心第一配位层的阴离子数量（如M-N₂、M-N₄、和M-N₅）和类型如S、O和P的精准控制来实现催化活性和选择性的提升。但是基于单位点阳离子调控催化剂的配位环境并研究其对催化剂电子结构及反应热动力学的作用规律却鲜有报道。

基于此，清华大学李亚栋、王定胜教授团队提出了利用阳离子掺杂构筑双金属位点的策略来调控催化剂的配位环境和电子结构的想法。作为概念验证演示，通过单位点Ru金属掺杂LiCoO₂构建了二维Ru-Co双金属位点催化剂(Ru-Co/ELCO)，并探索了Ru对LiCoO₂ OER性能的影响规律及引起性能提升背后的电子结构和配位环境演化等内在因素。

作者首先通过理论计算研究了单位点Ru金属掺杂对LiCoO₂的局域电荷分布，导电性，和对Co和O的电子结构等作用规律，并通过磁性测试进一步验证其电子结构变化。

球差电镜表征表明了单分散的Ru金属位点的存在，且X射线吸收光谱证实了Ru与LiCoO₂之间的电子强相互作用。

电化学测试表明Ru-Co/ELCO展现出优异OER性能，具有较低过电位和较高的质量活性和循环稳定性以及较快的动力学过程。由其组装的锌空电池也表现出优异的倍率性能和循环寿命。

作者进一步通过理论计算研究其OER反应机制，通过对其表面局域电荷分布，电子结构分析，证实Ru与Co之间的相互电子作用有助于表面电荷转移和活性位点电子结构调控，进而优化与吸附中间产物的结合能，和降低速率限制性步骤的反应能垒，进而加快反应的进行。

在此工作中，李亚栋、王定胜教授团队提出了利用单位点阳离子掺杂构筑双金属位点策略来调控催化剂的配位环境和电子结构，进而促使催化剂OER活性和稳定性的显著提升。这个工作为采用阳离子配位工程合理设计高性能、长寿命的催化剂提供了新的视角。

论文信息

Ru-Co Pair Sites Catalyst Boosts the Energetics for Oxygen Evolution Reaction

Xiaobo Zheng, Jiarui Yang, Zhongfei Xu, Qishun Wang, Jiabin Wu, Erhuan Zhang, Shixue Dou, Wenping Sun, Dingsheng Wang, and Yadong Li

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202205946