单原子钌β-MnO₂催化剂

酸性水氧化中高活性与高稳定兼得

通过动态羟基介导电荷缓冲，在β-MnO₂边缘位点锚定孤立钌原子，同时实现高催化活性与非凡稳定性。

Yan, Tianqing · Kang, Xue · Zhang, Shishi · 黄振峰 · Ai, Minhua · 高睿杰 · 史成香 · 张香文 · 潘伦 · 邹吉军

Nature Communications 2026

具体参数

质量活性提升倍数

{'zh': '223', 'en': '223'}

稳定性数提升

{'zh': '1000', 'en': '1000'}

工业电流密度

{'zh': '1', 'en': '1'} A cm⁻²

稳定运行时间

{'zh': '1000', 'en': '1000'} h

贵金属用量减少

{'zh': '80', 'en': '80'} %

技术优势

活性高两个数量级

羟基优化中间体结合，促进理想的O-O偶联路径，质量活性达到RuO₂的223倍。

稳定性提升千倍

锰宿主可逆吸收过量氧化电荷，阻止钌溶解，稳定性数提升三个数量级。

工业级电流跑一千小时

在PEM电解槽阳极中，1 A cm⁻²稳定运行超过1000小时，媲美IrO₂。

贵金属用量砍八成

相比IrO₂减少80%贵金属用量，降本同时保持性能。

应用场景

• 绿氢电解槽阳极：直接替代贵金属阳极，降低电解槽成本。
• 燃料电池催化剂：酸性环境下稳定运行，有望简化水管理系统。
• 酸性析氧催化剂：解决酸性OER活性和稳定性不可兼得的矛盾。
• 贵金属削减催化剂：用锰氧化物负载单原子，大幅削减贵金属用量。