钌基材料对酸性环境中的析氧反应（OER）表现出高效的电催化活性，但在传统晶格氧机制（LOM）的作用下，它们容易在高氧化电位下转化为可溶性RuO₄物种，导致快速失活。在此，密度泛函理论（DFT）计算预测，F诱导的对称性破缺可以将RuO₂的OER路线从LOM改变为稳定的吸附演化机制（AEM）。因此，通过用F替代RuO₂中的一部分O来制备高效的F–RuO₂/FC电催化剂。当在质子交换膜水电解槽（PEMWE）中使用F–RuO₂/FC作为阳极电催化剂时，该材料在100、500和1000 mA cm^–2的电流密度下均可连续稳定运行超过1440小时（两个月）。详细的原位实验表明，F的引入影响了中间体在RuO₂上的吸附行为，从而促使析氧反应按吸附演化机制进行。本研究为定制用于水分解及其他领域的稳定钌基电催化剂提供了实验与理论依据。

近日，我校王娟/金辉乐/王舜团队在国际顶级期刊《Nature Communications》发表题为“Durable acidic water oxidation ruthenium based electrocatalyst by fluorination induced symmetry breaking”的论文。在这项工作中，通过DFT计算预测了一种高效酸性OER电催化剂，该催化剂通过F取代RuO₂中部分O原子来打破八面体构型的对称性，从而实现反应路径的切换。其中，对氧物种吸附能力的改善和脱金属过程的削弱，显著提升了催化剂的OER本征活性和抗溶解能力。实验表明，在酸性条件下，F–RuO₂/FC仅需192、243和296 mV过电位即可分别达到10、50和100 mA cm^–2的电流密度。更重要的是，在PEMWE中，1.58、1.70、1.89和2.05 V的电压可分别驱动500、1000、2000和3000 mA cm^–2的电流密度，并能在100、500及1000 mA cm^–2的电流密度下持续稳定运行两个月。原位实验证实，F诱导的对称性破缺确保了RuO₂在OER过程中的结构稳定性，并将其反应机制从传统的LOM转变为AEM，从而显著增强了稳定性。

  相关研究结果发表于近期的《Nature Communications》 （DOI: 10.1038/s41467-025-66475-4），女同av 为第一通讯单位，女同av 博士研究生靳梦源，博士后陈佳东和硕士研究生韩翔为共同第一作者，我校青年教师王娟副教授、金辉乐研究员与王舜教授为该论文共同通讯作者，相关工作受到国家自然科学基金（52472302, 22105146, 52331009, 22025108, U21A20327, 22121001, 52272088）和国家重点研发计划（2024YFA1509500）的支持。

原文链接：//doi.org/10.1038/s41467-025-66475-4