journal article·2026

Recent advances in the design of dual-doped RuO 2 for efficient and stable acidic oxygen evolution

Jiqiang Liu, Beibei Lv, Yuheng Ye, Yaoyao Deng, Chunyong Zhang, Jirong Bai

Nanoscale· Volume 18· Issue 26
Publisher page

Abstract

Proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE) is a key process for the large-scale production of green hydrogen. However, its commercialization is hindered by the sluggish kinetics and reliance on precious metal catalysts for the anodic acidic oxygen evolution reaction (OER). Although RuO2 exhibits exceptional intrinsic OER activity, its insufficient stability under harsh acidic and oxidizing conditions severely limits its practical application. The dual-doping strategy, which involves introducing two distinct foreign elements into the RuO2 lattice, is recognized as a superior approach to synergistically enhance both catalytic activity and stability. In light of the rapid progress of research and the evolving theoretical frameworks in this field, this review systematically summarizes recent advances in dual-doped RuO2 catalysts for acidic OER. It begins with an overview of the fundamental OER mechanism in acidic media. And it then focuses on elucidating how the dual-doping strategy enables the precise performance enhancement of the RuO2 catalysts through three synergistic regulation mechanisms: synergistic electronic structure modulation, synergistic reaction pathway optimization, and synergistic defect engineering. Finally, the review concludes by outlining the current challenges facing dual-doped RuO2 catalysts and providing perspectives on their future development.
Source: europepmc · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: Hybrid Renewable Energy Systems · Electrocatalysts for Energy Conversion · Fuel Cells and Related Materials

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Research Center of Secondary Resources and Environment, School of Chemical Engineering and Materials, Changzhou Institute of Technology, Changzhou, 213022, China

School of Chemistry and Chemical Engineering, Jiangsu University of Technology, Changzhou 213022, China

References (100+)

Show source-provided references
1. Yue · Science · 2025 · 388 · 43010.1126/science.ads1466 ↗
2. Bai · Nat. Catal. · 2026 · 9 · 2810.1038/s41929-025-01463-x ↗
3. Zhu · J. Alloys Compd. · 2025 · 1010 · 17716410.1016/j.jallcom.2024.177164 ↗
4. Zhao · Adv. Funct. Mater. · 2023 · 34 · 230791710.1002/adfm.202307917 ↗
5. Bai · Mater. Lett. · 2021 · 283 · 12883010.1016/j.matlet.2020.128830 ↗
6. Chen · J. Am. Chem. Soc. · 2025 · 147 · 872010.1021/jacs.4c18238 ↗
7. Chong · Science · 2023 · 380 · 60910.1126/science.ade1499 ↗
8. Deng · Adv. Mater. · 2023 · 35 · 11
9. Deng · J. Am. Chem. Soc. · 2024 · 146 · 2314610.1021/jacs.4c05070 ↗
10. Han · J. Am. Chem. Soc. · 2024 · 146 · 1649910.1021/jacs.4c02936 ↗
11. He · Angew. Chem., Int. Ed. · 2024 · 63 · 9
12. Wang · Chem. Rev. · 2025 · 125 · 125710.1021/acs.chemrev.3c00904 ↗
13. Bai · Chem. Commun. · 2026 · 62 · 272610.1039/D5CC05807D ↗
14. Shi · Carbon Neutralization · 2024 · 3 · 110110.1002/cnl2.170 ↗
15. Bai · Int. J. Hydrogen Energy · 2025 · 139 · 40310.1016/j.ijhydene.2025.05.269 ↗
16. Jin · ACS Appl. Mater. Interfaces · 2026 · 18 · 933910.1021/acsami.5c23285 ↗
17. Bai · J. Colloid Interface Sci. · 2024 · 663 · 28010.1016/j.jcis.2024.02.093 ↗
18. Bai · Adv. Funct. Mater. · 2025 · 35 · 241701310.1002/adfm.202417013 ↗
19. Hensle · ACS Appl. Energy Mater. · 2025 · 8 · 710710.1021/acsaem.5c00505 ↗
20. Huo · J. Am. Chem. Soc. · 2025 · 147 · 1067810.1021/jacs.5c00665 ↗
21. Li · J. Am. Chem. Soc. · 2024 · 146 · 2872810.1021/jacs.4c07089 ↗
22. Qin · Adv. Sci. · 2024 · 11 · 22
23. Sun · J. Am. Chem. Soc. · 2024 · 146 · 1551510.1021/jacs.4c04096 ↗
24. Wang · ACS Catal. · 2023 · 13 · 867010.1021/acscatal.3c01511 ↗
25. Tan · J. Alloys Compd. · 2026 · 1065 · 18810410.1016/j.jallcom.2026.188104 ↗
26. Wang · eScience · 2025 · 5 · 18
27. Zhang · Angew. Chem., Int. Ed. · 2025 · 64 · 10
28. King · Nat. Nanotechnol. · 2019 · 14 · 107110.1038/s41565-019-0550-7 ↗
29. Liu · Angew. Chem., Int. Ed. · 2024 · 63 · 8
30. Liu · Joule · 2023 · 7 · 55810.1016/j.joule.2023.02.012 ↗
31. Zhang · Science · 2025 · 387 · 4810.1126/science.ado9938 ↗
32. Qiu · Nat. Nanotechnol. · 2025 · 20 · 178710.1038/s41565-025-02030-y ↗
33. Bai · Inorg. Chem. · 2024 · 63 · 2058410.1021/acs.inorgchem.4c03227 ↗
34. Zhou · Nano Res. · 2025 · 18 · 9490752410.26599/NR.2025.94907524 ↗
35. Song · J. Am. Chem. Soc. · 2025 · 147 · 1377510.1021/jacs.5c01876 ↗
36. Wang · Nat. Commun. · 2025 · 16 · 397610.1038/s41467-025-58346-9 ↗
37. Zheng · ACS Energy Lett. · 2025 · 10 · 347110.1021/acsenergylett.5c01602 ↗
38. Shim · J. Am. Chem. Soc. · 2025 · 147 · 1617910.1021/jacs.5c00936 ↗
39. Song · ACS Catal. · 2024 · 14 · 329810.1021/acscatal.3c06182 ↗
40. Long · J. Mater. Sci. Technol. · 2026 · 260 · 8010.1016/j.jmst.2025.09.041 ↗
41. Kim · Int. J. Hydrogen Energy · 2026 · 226 · 15457710.1016/j.ijhydene.2026.154577 ↗
42. Xu · Opt. Mater. · 2026 · 170 · 11770610.1016/j.optmat.2025.117706 ↗
43. Feng · RSC Adv. · 2026 · 16 · 860110.1039/D5RA09613H ↗
44. Deng · J. Energy Storage · 2026 · 155 · 12163810.1016/j.est.2026.121638 ↗
45. Seh · Science · 2017 · 355 · 110.1126/science.aad4998 ↗
46. Shi · Angew. Chem., Int. Ed. · 2022 · 61 · 11
47. Wang · Angew. Chem., Int. Ed. · 2022 · 61 · 9
48. Zhang · Nat. Commun. · 2024 · 15 · 910.1038/s41467-023-44466-7 ↗
49. Pei · Angew. Chem., Int. Ed. · 2026 · 65 · e2187310.1002/anie.202521873 ↗
50. Wang · Nano Lett. · 2025 · 25 · 1200910.1021/acs.nanolett.5c02815 ↗
51. Tang · Adv. Mater. · 2026 · 38 · e2181910.1002/adma.202521819 ↗
52. Li · Nano Energy · 2025 · 139 · 11096010.1016/j.nanoen.2025.110960 ↗
53. Xue · Nat. Commun. · 2023 · 14 · 1310.1038/s41467-022-35711-6 ↗
54. Ma · ACS Catal. · 2026 · 16 · 187110.1021/acscatal.5c08506 ↗
55. Ma · Int. J. Mol. Sci. · 2025 · 26 · 158210.3390/ijms26041582 ↗
56. Zheng · Sci. Technol. Adv. Mater. · 2025 · 26 · 252015910.1080/14686996.2025.2520159 ↗
57. Rong · Adv. Mater. · 2023 · 35 · 221188410.1002/adma.202211884 ↗
58. Yan · Appl. Surf. Sci. · 2026 · 730 · 16640110.1016/j.apsusc.2026.166401 ↗
59. Sokolov · Chem Catal. · 2024 · 4 · 101039
60. Zhu · J. Mater. Chem. A · 2019 · 7 · 587510.1039/C8TA12477A ↗
61. Lin · Nat. Commun. · 2019 · 10 · 16210.1038/s41467-018-08144-3 ↗
62. Wang · Adv. Mater. · 2025 · 37 · e1146110.1002/adma.202511461 ↗
63. Qin · J. Energy Chem. · 2024 · 88 · 9410.1016/j.jechem.2023.09.010 ↗
64. Zhu · J. Am. Chem. Soc. · 2025 · 147 · 4745410.1021/jacs.5c16177 ↗
65. Zheng · Nat. Commun. · 2025 · 16 · 1110.1038/s41467-024-55401-9 ↗
66. He · Angew. Chem., Int. Ed. · 2024 · 63 · e20240579810.1002/anie.202405798 ↗
67. Lv · Rare Met. · 2024 · 43 · 675810.1007/s12598-024-02830-6 ↗
68. Shi · Nat. Commun. · 2023 · 14 · 84310.1038/s41467-023-36380-9 ↗
69. Bai · Molecules · 2024 · 29 · 53710.3390/molecules29020537 ↗
70. Wang · Nat. Commun. · 2023 · 14 · 141210.1038/s41467-023-37008-8 ↗
71. Gou · Energy Environ. Sci. · 2024 · 17 · 675510.1039/D4EE02549K ↗
72. Wang · Angew. Chem., Int. Ed. · 2023 · 62 · 135
73. Chang · J. Am. Chem. Soc. · 2024 · 146 · 1295810.1021/jacs.3c13248 ↗
74. Liu · J. Am. Chem. Soc. · 2025 · 147 · 4414110.1021/jacs.5c13192 ↗
75. Zhu · Nat. Commun. · 2023 · 14 · 536510.1038/s41467-023-41036-9 ↗
76. Zhu · J. Am. Chem. Soc. · 2023 · 145 · 1799510.1021/jacs.3c05556 ↗
77. Cao · J. Am. Chem. Soc. · 2024 · 146 · 3204910.1021/jacs.4c12942 ↗
78. Guo · Adv. Energy Mater. · 2025 · 15 · e0319910.1002/aenm.202503199 ↗
79. Mu · Angew. Chem., Int. Ed. · 2025 · 64 · e20250487610.1002/anie.202504876 ↗
80. Yang · Appl. Catal., B · 2026 · 386 · 12639610.1016/j.apcatb.2026.126396 ↗
81. Fang · Appl. Catal., B · 2026 · 391 · 12667210.1016/j.apcatb.2026.126672 ↗
82. Liu · Coord. Chem. Rev. · 2026 · 548 · 21717810.1016/j.ccr.2025.217178 ↗
83. Rong · Adv. Mater. · 2025 · 37 · 241636210.1002/adma.202416362 ↗
84. Zhu · Adv. Mater. · 2025 · 37 · 250044910.1002/adma.202500449 ↗
85. Liu · Nano Lett. · 2024 · 24 · 1089910.1021/acs.nanolett.4c02605 ↗
86. Yang · Ionics · 2025 · 31 · 935910.1007/s11581-025-06485-w ↗
87. Zhao · J. Mater. Chem. A · 2025 · 13 · 847410.1039/D4TA09261A ↗
88. Huang · J. Alloys Compd. · 2025 · 1044 · 18431110.1016/j.jallcom.2025.184311 ↗
89. Shi · Nat. Commun. · 2023 · 14 · 84310.1038/s41467-023-36380-9 ↗
90. Feng · J. Environ. Sci. · 2026 · 163 · 12610.1016/j.jes.2025.09.006 ↗
91. Xiang · ACS Catal. · 2026 · 16 · 554410.1021/acscatal.5c07251 ↗
92. Yang · J. Energy Chem. · 2025 · 102 · 110.1016/j.jechem.2024.09.070 ↗
93. Chen · J. Mater. Chem. A · 2022 · 10 · 372210.1039/D1TA10022J ↗
94. Bai · Appl. Surf. Sci. · 2024 · 642 · 15861310.1016/j.apsusc.2023.158613 ↗
95. Kim · Appl. Catal., B · 2026 · 388 · 12650610.1016/j.apcatb.2026.126506 ↗
96. Wu · Angew. Chem., Int. Ed. · 2025 · 64 · e20241333410.1002/anie.202413334 ↗
97. Qin · Nat. Commun. · 2022 · 13 · 378410.1038/s41467-022-31468-0 ↗
98. Lee · Chem · 2023 · 9 · 360010.1016/j.chempr.2023.08.006 ↗
99. Liu · Nat. Commun. · 2025 · 16 · 1210.1038/s41586-025-09237-y ↗
100. Chen · Nat. Commun. · 2024 · 15 · 11