李玉良院士领衔！中科院化学所「国家杰青」何峰最新AM丨金属原子与量子点协同催化实现高效水电解！

该研究针对单原子催化剂制备中金属原子易团聚、水解离能垒高等问题，在理论预测指导下，成功在石墨炔(GDY)载体上合成了Ni原子与RuNix量子点共存的新型催化剂(Ni–RuNix/GDY)。背景方面，传统合成方法难以精确控制催化体系结构，而GDY因其独特的sp-sp²杂化碳骨架、强空间限域效应和还原性，为稳定锚定金属原子提供了理想平台。研究目的是通过构建原子-量子点协同催化体系，提升水电解性能。结论表明，该催化剂在碱性析氢反应中表现卓越，10和1000 mA cm⁻²电流密度下过电位仅17和116 mV；机理上，RuNix量子点通过调节Ni 3d与sp-C 2p轨道的成键/反键效应，优化了孤立Ni原子的电子结构，显著加速了水解离步骤。在阴离子交换膜水电解槽中，该催化剂在1.719 V下可达1 A cm⁻²电流密度，稳定运行100小时，凸显了工业应用潜力。该工作为高效多组分原子催化剂的创制提供了新策略。