天津大学张吕鸿、湖南大学王双印/文国斌，发表AM！

众所周知，H₂气泡的产生和释放在电催化海水分解产氢中起着重要作用。然而，气泡的缓慢生长和保留可能会在电催化剂的活性部位形成“死区”，这会长时间阻断与电解质溶液的接触，导致HER性能的恶化。

H₂气泡产生强烈的界面粘附力，这很容易在脱离时损伤催化剂的表面结构。由于在高电流密度下的放大作用，这些影响尤其严重，因为过量气泡的产生和释放极大地限制了催化剂的活性和稳定性。分层结构具有优异的超亲水性/水下超厌氧性，暴露的活性位点更多，气泡产生更快，气泡释放尺寸更小。

此外，这种气泡行为可以有效地将沉淀物上移，表现出对海水中碱性HER的优异自清洁能力。金属有机框架(MOF)衍生的金属氧化物不仅可以保留其固有的形貌、孔隙率和母体结构的广泛表面积，而且比MOF本身具有更好的化学稳定性，这可以作为提高催化剂在高电流密度下强度的载体。

近日，天津大学张吕鸿、湖南大学王双印和文国斌等报道了一种MOF衍生的自支撑核/壳纳米阵列(RuMo/Cu₂O@C)，其分层纳米结构提供了高效的气泡输运通道，从而表现出丰富的暴露活性位点，并保护其免受海水电解过程中高电流密度下的结构损伤和不溶性沉淀阻塞活性位点。

系统的表征和理论计算表明，在反应过程中，更多的OH_ads物种与Ru位点结合，从而增强了碱性条件下的HER过程；Mo的加入改变了催化剂表面与氧的相互作用，优化了OH的吸附，避免OH覆盖率的增加阻断更多的Ru活性位点。此外，Ru和Mo的引入使得Cu₂O@C的d带中心上移，降低了反应的能垒，加速了反应的进行。

性能测试结果显示，RuMo/Cu₂O@C催化剂在1 M KOH溶液和天然海水中，达到10 mA cm^-2电流密度所需的过电位分别为18 mV和24 mV。此外，将RuMo/Cu₂O@C||NiFeLDH整合到一个具有聚苯硫醚(PPS)隔膜的碱性海水电解池(AEL)中，其能够在2 A cm^-2的电流密度下稳定运行超过800小时，反应过程中没有发生显著的电压波动。

综上，该项工作通过系统地操纵快速气泡行为以促进绿色氢气的生产，并且为大规模海水制氢的可持续和经济可行提供了解决方案。

Regulating interfacial H₂O activity and H₂ bubbles by core/shell nanoarrays for 800 h stable alkaline seawater electrolysis. Advanced Materials, 2025. DOI: 10.1002/adma.202416658