碱性电化学析氢反应(HER)一直是能源催化和工程领域的热门话题。
理论上,增强电催化剂上氢氧根(OH)的吸附对于促进水的解离至关重要,从而为加速碱性析氢提供足够的质子。
然而,OH的过度吸附会极大地阻碍活性中心的可回收性,甚至导致催化剂失活。
基于此,2025年3月18日,中国科学院大学胡明镇、周克斌等人在国际知名期刊Energy & Environmental Science发表题为《Breaking the H2O dissociation-OH desorption scaling relationship in alkaline hydrogen evolution by oxophilic single atom M1-Run electrocatalyst》的研究论文。
在此,作者报道了H₂O解离和OH脱附之间存在一个不理想的线性关系,这成为实现最大化碱性HER性能的主要障碍。
然而,将高度亲氧的金属中心分散到单原子水平极大地促进了OH的脱附,同时保持了高度亲氧所带来的卓越水解离性能,从而打破了比例限制。
基于这一发现,作者合理合成了一个显著的La₁-Ruₙ催化剂,该催化剂在1000 mA cm⁻²的安培级电流密度下可稳定运行超过两个月,且具有超低的电池电压1.74 V,显示出巨大的实际应用潜力。
Breaking the H2O dissociation-OH desorption scaling relationship in alkaline hydrogen evolution by oxophilic single atom M1-Run electrocatalyst,Energy & Environmental Science,2025.https://doi.org/10.1039/D5EE00152H
