电解技术在绿色氢气生产和储存来自太阳能、风能等可再生能源的间歇性电能方面发挥着不可替代的作用。1, 2 与碱性水电解系统相比，酸性水分解具有许多显著优势，包括更快的氢演化反应（HER）速率以及系统中发生不良副反应的概率更低。3, 4 然而，发生在阳极的四电子转移氧演化反应（OER）在动力学上较为缓慢，这一问题严重限制了酸性水分解的整体效率。5, 6 高性能电催化剂可以有效加速OER反应。目前，金红石型RuO2和IrO2是两种最有效的酸性OER催化剂。7, 8 与IrO2相比，RuO2不仅具有更高的催化活性，而且成本更低。Nørskov等人的先前研究表明，“稳定的”RuO2表现出次优的催化活性，这归因于缺乏不稳定的高价Run+（n>4）物种。9 因此，如何通过精细设计在酸性溶液中同时实现RuO2催化剂的高活性和高稳定性已成为该领域的热点研究方向。10
近年来，具有高局部电场、优化反应环境和优异电催化活性的纳米尖端成为新兴的研究前沿。11, 12 2016年，Liu等人首次将具有尖端效应的功能纳米材料应用于电催化领域，发现Au针在CO2还原反应中表现出前所未有的性能。这种优异性能源于Au针周围的局部高电场，该电场可以集中电解质中的K+阳离子，从而提高CO2在Au针表面的吸附浓度。自这一开创性突破以来，具有尖端效应的纳米结构材料（如纳米锥、纳米螺旋、纳米线和纳米针）在过去十年中在各种催化反应中受到了越来越多的关注。14, 15, 16, 17, 18 这些发现为我们的酸性水氧化研究奠定了坚实的基础。然而，尖端效应的固有特性（即高表面能和结构缺陷的富集）正是导致结构重构和活性位点丧失的热力学驱动力。曲面纳米材料在操作条件下的长期稳定性是其工业应用的关键前提。19
本文合成了两种RuO2形态：纳米锥（c-RuO2）和纳米颗粒（p-RuO2）。有限元分析表明，与p-RuO2相比，c-RuO2的尖端能够富集更多的水分子，有利于提高酸性水氧化活性。同时，差分电化学质谱（DEMS）测试显示，在c-RuO2的电催化过程中晶格氧的参与度增加，表明晶格氧介导（LOM）机制得到了部分促进和激活。然而，正如预期的那样，c-RuO2在酸性水氧化中的稳定性较低。为了解决稳定性问题，我们将纳米尖端效应与掺杂效应相结合，这种集成结构有效缓解了酸性OER中的活性与稳定性矛盾。基于概念验证，将欧镱（Eu）掺入c-RuO2的晶格中（Eu-c-RuO2），其稳定性显著提高。理论计算表明，Eu掺杂后Ru-O共价键得到削弱，表明晶格氧在一定程度上得到了稳定。这项工作推进了通过调控局部微环境和电子结构来提升酸性OER性能的基础研究。
