Abstrak
Aplikasi katalis berbasis rutenium dalam elektroliser air membran pertukaran proton terhambat oleh mekanisme oksigen kisi dan keruntuhan struktural berikutnya. Di sini, strategi desain untuk persiapan RuO₂ terdoping N menggunakan nanopartikel TiN sebagai sumber nitrogen disajikan. Karakterisasi in-situ dan perhitungan teoritis mengungkapkan mekanisme reaksi evolusi oksigen (OER) yang dioptimalkan pada katalis N-RuO2/TiN yang dihasilkan . Penggabungan N dengan elektronegativitas rendah dan pembentukan struktur jembatan antarmuka Ru−O−Ti menyebabkan redistribusi kerapatan elektron pada situs Ru yang berdekatan, melemahkan kovalensi Ru–O dan menghambat reaktivitas oksigen kisi selama OER elektrokatalitik. Sementara itu, struktur elektronik yang diubah juga mengoptimalkan energi adsorpsi zat antara, akibatnya memfasilitasi pembentukan zat antara penting *OOH dan meningkatkan aktivitas elektrokatalitik. Elektrokatalis N-RuO 2 /TiN menampilkan kelebihan potensial OER yang sangat rendah sebesar 159 mV pada 10 mA cm −2 dalam 0,5 m H 2 SO 4 . Khususnya, sel tunggal elektrolisis air dengan N-RuO 2 /TiN sebagai elektrokatalis anoda menghasilkan tegangan yang sangat rendah sebesar 1,78 V pada 3A cm −2 dan laju degradasi sebesar 26 µV h −1 selama operasi 1100 jam pada 1 A cm −2 . Pekerjaan ini juga menyediakan katalis yang sangat baik untuk elektrolisis tingkat industri.
