欧洲科学院院士G. Pacchioni&韩国高丽大学In-Hwan Lee团队IM研究论文：三功能Cu1–Ru/CeOx界面的不对称电荷再分布驱动碱性析氢反应

本文针对碱性析氢反应（HER）动力学缓慢的挑战，报道了一种新型三功能Cu1–Ru/CeOx催化剂。研究背景在于碱性水电解中HER效率受限于水解离步骤缓慢及中间体毒化问题。研究目的是通过界面电荷调控和多点位协同效应提升碱性HER性能。研究人员将原子级分散的Cu（0.31 wt%）取代进入负载于缺氧型CeOx上的Ru纳米颗粒中，构建了不对称电荷分布的三功能界面。实验结果表明，该催化剂在10 mA cm⁻²电流密度下过电位仅47 mV，Tafel斜率为43 mV dec⁻¹，质量活性超3.0 A mgRu⁻¹，性能优于商业Pt/C，且运行100小时后仍保持95%初始活性。密度泛函理论（DFT）计算和光谱分析揭示了界面电荷不对称分布机制：电子从Cu转移至Ru形成富电子Ru和缺电子Cu1，同时电子从Ru转移至CeOx产生Ce³⁺和氧空位。这种三功能界面实现了Ce³⁺–Ov位点高效水分解、富电子Ru优化羟基吸附/解吸以及缺电子Cu1促进氢释放。与RuO₂阳极组装的电解槽在全电池效率和稳定性上均优于Pt/C体系。研究确立了界面电荷不对称作为增强碱性HER催化的有效策略。