西工大艾伟&福建师大杜洪方: 淬火巧控晶格应变! 纯应变RuS₂助力碱性海水制氢

背景：氢能是实现双碳战略目标的核心清洁能源，电解水是规模化生产绿氢的关键技术。过渡金属硫化物（TMSs）成本低廉、催化性能出众，有望替代贵金属催化剂，但晶格应变工程是调控其电子结构、提升催化动力学的重要策略，然而现有应变调控方法常改变材料组成或化学环境，难以实现应变的连续可控调控和均一性。研究目的：西北工业大学艾伟教授和福建师范大学杜洪方副教授联合开发了熔盐介导淬火（MMQ）策略，利用过渡金属硫化物与氮硫共掺杂石墨烯之间的热膨胀失配，在不改变化学组分的前提下实现拉伸应变的精准、连续调控，旨在建立晶格应变与催化性能之间明确的构效关系。结论：基于MMQ技术成功实现了21种应变TMSs材料的可控合成，并以RuS₂/NSG为模型，通过调控淬火速率构筑出不同应变量（0.0%–6.8%）的RuS₂材料。电化学研究表明，RuS₂/NSG-2.8%在碱性海水中表现出最佳HER性能，10 mA cm⁻²电流密度时过电位仅24 mV，Tafel斜率低至24 mV dec⁻¹，优于大部分已报道的钌基催化剂。该催化剂组装的阴离子交换膜水电解槽在1 A cm⁻²工业级大电流密度下稳定运行500小时。该研究厘清了晶格应变–电子结构–催化活性之间的内在关联，为高效海水电解制氢催化剂的理性设计与可控制备提供了新思路。