湖南大学谭勇文团队Nat. Commun.:单原子精确调控界面水助力喹喔啉高效电催化加氢

背景：不饱和氮杂环化合物加氢在液态有机储氢和药物合成中具有重要意义，传统热催化方法存在能耗高、副产物多等问题，电化学加氢以水为绿色氢源，但面临水分解动力学缓慢、质子供应不足的瓶颈。研究目的：开发高效电催化剂，通过精确调控界面水分子构型，提升喹喔啉电催化加氢的电流密度和法拉第效率。结论：成功制备了Ru单原子掺杂Co3O4纳米片催化剂，通过构建不对称局部电场，重构界面水为H-down构型，优化氢键网络，降低水分解能垒，在200 mA cm-2电流密度下实现82%的法拉第效率，且膜电极组件可稳定运行100小时，为不饱和氮杂环化合物的绿色加氢提供了新策略。