「六院院士」王中林领衔！中科院纳米能源所最新JACS | 接触电催化产生强电场极化单原子催化剂！

本文研究背景是单原子催化剂（SACs）负载在介电材料基底上时，基底表面接触起电（CE）效应产生的强电场常被忽视，而这种电场理论上可极化催化剂并优化其性能。研究目的旨在利用接触电催化（CE）过程中产生的强电场（高达10⁹ V/m）对单原子催化剂进行静电极化，以提升其在析氢反应中的催化活性和稳定性。结论表明，通过氟化增强SiO₂基底的CE能力，Ru₁/F-SiO₂催化剂在纯水中析氢速率达1.70 mmol·g⁻¹·h⁻¹，是原始Ru₁/SiO₂的7.62倍。性能提升归因于氟化基底加速CE效应，促进水解离、增强Ru单原子还原活性和质子富集。该策略在碳基单原子催化剂上也具普适性。在实际海水中，Ru₁/F-SiO₂能稳定运行200小时，产率约1.01 mmol·g⁻¹·h⁻¹，氟化层通过静电排斥有效屏蔽氯离子腐蚀。研究为设计高效稳定单原子催化剂提供了基于静电极化的新途径。