苏亚琼课题组:调控钌团簇的电子不对称性以促进析氢反应

本文背景是氢能作为清洁能源载体在全球能源转型中的重要性，以及电催化水分解产氢（HER）作为实现氢经济关键途径所面临的碱性HER反应动力学缓慢、过电位高等问题。研究目的是通过调控钌团簇的电子不对称性来优化反应路径、降低能垒，设计高效钌基催化剂。研究方法包括制备不同Ruⁿ⁺/Ru⁰比例的Ru-NC催化剂，通过SEM/TEM、XPS等表征手段分析材料结构，并结合电化学测试和DFT计算揭示电子不对称性对HER性能的影响机制。结论表明，优化后的Ru-NC催化剂（Ruⁿ⁺/Ru⁰ ≈ 57.1%）在碱性HER中表现出卓越性能，过电位仅为29 mV，塔菲尔斜率为46 mV·dec⁻¹，优于商用Pt/C催化剂，且稳定性优异；实验与理论计算共同证实Ruⁿ⁺位点促进H₂O解离，Ru⁰位点优化*H吸附/脱附，二者协同降低反应能垒，为设计高效Ru基催化剂提供了新策略。