哈工大杨微微/于永生、北大郭少军，发表AM！

高效的电催化HER取决于电催化剂的开发。在众多电催化剂中，Pt基金属(PGMs)已被证明对HER表现出突出的性能，其中低成本Ru是最有前景的候选者之一。然而，碱性HER电催化的弱水亲和力不仅限制了反应物的持续供应，而且还阻碍了水分子的活化和分裂。

为了解决这个问题，亲氧过渡金属如Mo和Hf作为有效的添加剂，通过过渡金属的空轨道与O配位来活化和分裂水分子。但是，由于过渡金属的d轨道和O的p轨道之间存在显著的能量差异，渡金属与水分子之间的结合强度仍然相当有限。Mg是一种具有显著氧亲和力的Lewis酸，已在各种工业化学反应中得到广泛应用。更重要的是，Mg的空轨道具有更接近O中单个电子对的能级，使其能与水分子形成更强的键，从而增强了激活和分解水的能力。

近日，北京大学郭少军、哈尔滨工业大学杨微微和于永生等通过简单的一锅盐模板法，将亲氧MgO_x和MoO_y物种引入非晶态Ru金属上(MgO_x/MoO_y-Ru)，以协同促进水吸附和分解，从而大大提高碱性HER电催化活性。

结果表明，MgO_x/MoO_y-Ru催化剂在10 mA cm^-2电流密度下的过电位仅为8.5 mV，在100 mV过电位下的质量活性为2.91 A mg^-1，优于商业Pt/C和目前已报道的最先进的Ru基电催化剂。

此外，基于MgO_x/MoO_y-Ru的AEMWE达到100 mA cm^-2电流密度所需的电池电压仅为1.55 V，并且其可以在500 mA cm^-2的高电流密度下稳定运行超过60小时。

基于电化学实验、原位光谱表征和模拟计算，研究人员提出了MgO_x/MoO_y-Ru上的HER机制。具体而言，亲水性MgO_x物种可以通过孤对-轨道耦合来锚定水分子，增加了界面水分子的丰度；而相邻的MoO_y则有效地降低了水分解能垒，促进水分解产生质子。由此产生的质子溢出到Ru位点形成H₂，并最终离开表面。水分解过程和H₂形成过程中心的分离使得Ru金属材料上的碱性HER更加高效和快速。

总的来说，该项结果不仅揭示了水分解的机理，还为开发高性能电催化剂提供了一条有前景的途径。

Synergetic oxidized Mg and Mo sites on amorphous Ru metallene boost hydrogen evolution electrocatalysis. Advanced Materials, 2025. DOI: 10.1002/adma.202501230