精确优化电催化剂的金属-载体相互作用（EMSI）以及调节活性位点的电子结构，对于加速碱性析氢反应（HER）中的水吸附和解离动力学至关重要。
基于此，2025年3月20日，澳大利亚新南威尔士大学悉尼分校卢迅宇、Shujie Zhou等人在国际知名期刊Advanced Materials发表题为《Enhanced Hydrogen Evolution Reaction in Alkaline Media via Ruthenium–Chromium Atomic Pairs Modified Ruthenium Nanoparticles》的研究论文。
在此，作者采用了一种有效策略，通过优化的EMSI，将钌单原子（RuSAs）、钌-铬原子对（RuCrAPs）以及钌纳米颗粒（RuNPs）负载到氮掺杂碳（N–C）载体上，从而调节Ru纳米颗粒的电子结构。
所得到的催化剂RuNPs-RuCrAPs-N-C在碱性析氢反应中表现出卓越的性能，在100 mV的过电位下实现了13.15 s⁻¹的周转频率（TOF），比商业Pt/C催化剂（2.07 s⁻¹）高出六倍。
此外，该催化剂在10 mA·cm⁻²的电流密度下具有更低的过电位（η₁₀ = 31 mV），优于商业Pt/C催化剂（η₁₀ = 34 mV）。
实验结果证明，经过RuCrAPs修饰的RuNPs是碱性析氢反应中的主要活性位点，能够促进水吸附和解离的速率决定步骤。
此外，钌-铬相互作用在调节氢气脱附过程中也发挥了重要作用。
本研究通过合理结合单原子、原子对和纳米颗粒，并优化其金属-载体相互作用效应，提出了一种协同方法，以推进高效碱性析氢反应电催化剂的发展。
Enhanced Hydrogen Evolution Reaction in Alkaline Media via Ruthenium–Chromium Atomic Pairs Modified Ruthenium Nanoparticles，Advanced Materials，2025. https://doi.org/10.1002/adma.202419360
