工业上（质子交换膜电解水）用于析氧反应（OER）的二氧化铱（IrO2）催化剂稀缺且昂贵。尽管氧化钌（RuO2）是一种有前途的替代品，但其较差的稳定性阻碍了实际应用。

2025年1月2日，四川大学康毅进教授和加州理工学院William A. Goddard III院士在国际顶级期刊Science发表题为《Tantalum-stabilized ruthenium oxide electrocatalysts for industrial water electrolysis》的研究论文，张佳豪博士、付先彪博士和Soonho Kwon为论文共同第一作者，康毅进教授和William A. Goddard III院士为论文共同通讯作者。

康毅进，四川大学教授、国家级青年人才、四川省高层次人才、四川省产业教授。2012年在宾夕法尼亚大学获博士学位，师从Christopher Murray教授，2012-2015年在阿贡国家实验室从事博士后研究，合作导师Vojislav Stamenkovic教授和Nenad Markovi教授。曾任美国西北大学访问教授、美国伊利诺伊大学芝加哥分校客座教授，东方电气集团电解水制氢首席顾问科学家，科技部氢能评审专家。

康毅进教授的研究工作主要着重于能源转化与存储应用中的化学和材料科学，特别注重氢能体系下的化工过程。目前已获多项催化剂发明专利授权，并成立了相关科技公司，专注于制氢技术的产业转化。

William Andrew Goddard III，88岁，美国加州理工学院教授，美国科学院院士、国际量子分子科学院院士、美国艺术与科学院会士、美国物理学会会士、美国科学促进会会士、英国皇家化学学会会士。在理论化学和多尺度模拟方面的研究工作获得了国际广泛认可，荣获了包括费曼纳米技术理论奖、美国化学会理论化学奖和国际催化协会杰出科学贡献奖等。

William Andrew Goddard III院士及其团队从第一性原理（无经验数据的必要性）出发，直接描述化学、生物和材料系统的性能，其团队也一直在开发新的理论、新的方法和新的软件。

在这里，作者选择具有选定晶体取向的RuO2的明确扩展表面，以此来研究导致Ru溶解的结构依赖性腐蚀。

钽 (Ta) 掺杂可有效稳定RuO2免受此类腐蚀，并增强RuO2的本征活性。

在工业演示中，Ta-RuO2电催化剂表现出接近IrO2的稳定性，并且在2800小时的测试中性能衰减率约为每小时14 μV。在1 A cm-2的电流密度下，其过电位比IrO2低330 mv。

图1：对RuO2明确拓展表面的研究

图2：Ta改性RuO2表面的研究

图3：RuO2和Ta掺杂RuO2的OER反应机理

图4：工业纳米Ta0.1Ru0.9O2-x电催化剂

综上，在OER过程中，作者观察到RuO2电催化剂的腐蚀与结构有关。这种腐蚀是导致RuO2电催化剂稳定性差（即Ru溶解）的直接原因。

研究表明，Ta的掺杂抑制了Ru的溶解，同时提高了RuO2电催化剂对OER的本征活性。

工业演示表明，RuO2电催化剂稳定性差的问题已经被成功解决，并且Ru基催化剂比Ir基催化剂具有更理想的OER活性，从而为PEM-WE中的电催化剂提供了一个非常有吸引力的选择。

Tantalum-stabilized ruthenium oxide electrocatalysts for industrial water electrolysis. Science, (2025). DOI: 10.1126/science.ado9938.