武汉理工木士春团队: 大幅提升催化剂碱性HER性能的新思路

本文介绍了武汉理工大学木士春教授团队在碱性析氢反应（HER）催化剂方面的研究成果。研究背景指出，化石燃料能源消耗导致能源和环境危机加剧，氢气作为一种绿色、可再生的二次能源备受关注，但碱性介质中HER动力学缓慢，需要贵金属催化剂。研究目的是通过合理设计载体，实现低剂量贵金属的高催化活性。研究团队通过直接碳化空心金属有机框架（H-MOFs）、HF蚀刻和锚定钌（Ru）团簇，构建了一种氮掺杂的中空碳负载Ru团簇催化剂（c-Ru@H-NPC）。研究发现，空心结构增强了Ru-C间的d-p杂化效应，优化了Ru簇的电子结构，改善了H*的吸附能，从而大幅提高了碱性HER性能。实验和理论计算表明，该催化剂在碱性和碱性海水介质中表现出极高的HER催化活性。研究结论为设计高性能催化剂提供了新思路。