💡这项突破是什么?
近日，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所纳米材料与器件技术研究团队在碱性氢氧化反应催化剂研究方面取得新进展。该团队通过界面电子结构调控，显著提升了钌（Ru）催化剂在碱性氢氧化反应中的活性。研究成果以‘Interfacial Electronic Structure Modulation Enhances Ru Catalyst Activity for Alkaline Hydrogen Oxidation Reaction’为题发表在《Nano Letters》期刊上。
碱性氢氧化反应是燃料电池和电解水制氢等能源转换技术中的关键步骤。然而，碱性条件下氢氧化反应动力学缓慢，限制了相关技术的发展。钌（Ru）作为一种潜在的催化剂材料，其活性仍需进一步提升。
固体物理研究所纳米材料与器件技术研究团队的孟国文研究员、韩方源副研究员和博士生王振等研究人员，通过构建Ru与特定金属氧化物（如TiO2）的界面，调控了Ru表面的电子结构。研究发现，界面诱导的电子转移增强了Ru对反应中间体的吸附和活化能力，从而大幅提升了氢氧化反应活性。
实验结果表明，优化后的界面Ru催化剂在0.1 V过电位下表现出1.26 mA μg-1Ru的质量活性，分别高于对比样品Ru/C（0.097 mA μg-1Ru）和商业Pt/C（0.158 mA μg-1Pt）质量活性的13.0倍和8.0倍。同时，该催化剂还表现出优异的耐久性和CO抗毒性。
该研究为碱性氢氧化反应催化剂研究提供了新思路，展示了界面电子结构调控在增强Ru催化剂于碱性氢氧化反应活性中的关键作用。
该项研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、安徽省自然科学基金项目、合肥物质院院长基金拔尖培育计划、中国科学院合肥科学中心协同创新项目、强磁场安徽省实验室等的资助。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c06285
图. 理论计算模拟Ru催化剂表面电子结构及氢氧化反应性能。
