RuOₓ clusters on 1D MnO₂ nanorods and phase-dependent OER activity; α-, β-, γ-MnO₂ structures

Major Contributions
 

1.Demonstration that γ-MnO2, when decorated with RuOx nanoclusters, exhibits superior OER activity and stability compared to α- and β-MnO2-based heterostructures, achieving an overpotential of 255 mV at 10 mA cm−2 and sustained performance in both half-cell and AEMWE full-cell tests. 

2.Establishment of a mechanistic understanding showing that RuOx/γ-MnO2 enables the strongest electron transfer between Ru and Mn, weakens Mn–O bond strength, and lowers the energy barrier for the rate-determining step, optimizing intermediate adsorption. 

3.Development of a crystal phase engineering strategy illustrating how the MnO2 polymorph controls RuOx cluster structure, electron transfer, and Mn–O covalency, providing a pathway to design high-performance heterostructured electrocatalysts.

主要貢獻
 

1.γ-MnO2 的優異性能驗證：研究證實，相較α- 和 β-MnO2-based基的異質結構，以 RuOx 奈米團簇修飾的 γ-MnO2 展現出更優越的析氧反應（OER）活性與穩定性。該材料在 10 mA cm-2 電流密度下的過電位為 255 mV，且在半電池與陰離子交換膜水電解槽（AEMWE）全電池測試中皆保持持續穩定的性能。

2.電子結構與反應機制解析：建立了明確的機制理解，RuOx/ γ-MnO2結構能促成 Ru 與 Mn 之間最強的電子轉移，進而減弱 Mn–O 鍵的強度。這降低了速率決定步驟（rate-determining step）的能壘，並優化了反應中間體的吸附行為。

3.晶相工程設計策略：提出了一種晶相工程策略，闡明了 MnO2 的晶型（polymorph）如何調控 RuOx 團簇的結構、電子轉移效率以及 Mn–O 的共價性（covalency），為設計高性能異質結構電催化劑提供了一條明確的路徑。