纳米团簇电催化剂的发展是提高贵金属原子利用率和催化活性的有前景的方法。尽管具有精确原子组成和明确结构的纳米催化剂已广泛研究用于各种电催化反应，但其卓越性能的起源主要集中在关键中间体的热力学能量上。纳米团簇的结构与电极和电解质界面形成的双电层（EDL）环境之间的关系在很大程度上被忽视了。
2025年3月25日，武汉大学罗威在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表题为《MoN Supported Pt Nanocluster Catalysts with Regulated Interfacial Water Structures for Boosting Alkaline Hydrogen Oxidation Reaction》的研究论文，Yiming Jin为论文第一作者，罗威为论文共同通讯作者。
罗威，武汉大学教授。2008年博士毕业于武汉大学，导师：季振平教授、程功臻教授；2009-2012年期间分别赴新加坡南洋理工大学（导师：中国科学院外籍院士Francois Mathey教授）和美国俄勒冈大学（导师：Shih-Yuan Liu教授）从事博士后研究；回国后进入武汉大学担任副教授；2015年破格晋升为教授；2016-2017年以访问学者身份赴美国加州大学河滨分校学习。
罗威教授主要研究方向包括储氢材料、燃料电池、电解水制氢。以通讯作者身份在Nat. Commun.，JACS，Angew. Chem. Int. Ed.，CCSChem.，Adv. Mater.，Chem等国际知名期刊发表论文120余篇，20余篇论文入选ESI高被引和ESI热点论文。入选国家级青年人才计划，湖北省人才计划，湖北省杰出青年基金。
在此，研究团队合成了负载在MoN上的Pt纳米团簇催化剂，对碱性氢氧化反应（HOR）表现出显著的本征活性，达到1.927 mA cm-2。
电化学测试、原位表面增强红外吸收光谱和理论计算证实，Pt纳米团簇的配位环境、电荷重新分布和能带结构有利于为关键的羟基中间体提供优化的吸附能量。
此外，研究发现，吸附的羟基物种可以增加间隙区域中水分子的比例，并减轻EDL中氢键网络的不连续性，从而提供更多的氢转移通道以加速整体反应动力学。
这项工作揭示了由金属纳米团簇诱导的热力学能量优化和界面微环境的优化，为合理设计高效的碱性HOR催化剂提供了启示。
图4：原位表面增强红外吸收光谱（SEIRAS）表征与界面水结构模型
综上，该研究成功制备了负载在氮化钼上的铂纳米团簇催化剂，并深入研究了其在碱性HOR中的卓越性能。通过实验和理论计算，揭示了Pt纳米团簇的独特电子结构和界面微环境对HOR性能的显著提升作用。
该研究通过调控Pt纳米簇的电子结构和界面水分子的氢键网络，实现了显著提升的碱性HOR性能，为开发高效、低贵金属负载的电催化剂提供了新的思路。这一成果不仅在基础研究中具有重要意义，也为实际应用中提高燃料电池效率和降低成本提供了潜在的解决方案，具有广阔的应用前景。
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