近日，我校石油化工学院李春雷研究团队在国际顶刊Advanced Functional Materials(影响因子为19.0)发表了题为“Stable Electronic Asymmetry on Ru Nanoclusters Triggeredby the Ru-O-Ce Bridge Structure for Efficient HydrogenEnergy Conversion”的最新研究成果。石油化工学院青年教师丛媛媛和2022级硕士研究生陈露云为该研究的共同第一作者。
理想的氢能转换电催化剂应具备多样化的活性位点，以满足碱性氢析出（HER）和氢氧化（HOR）过程中多种反应中间体（如H2O、OH?和H*）的吸附与转化需求。传统策略通常通过构建多活性位异质结构来实现这一目标，但难以精确调控Run+-Ru0位点的空间分布，且在氢能转化的整个还原/氧化过程中难以保持其稳定性。针对上述挑战，本研究提出了一种通过金属-载体界面化学键调控Ru团簇电子结构的新策略，在Ru团簇中构建稳定的电子不对称性，形成Run+-Ru0组合。该策略在新型电催化剂RuNC-O-CeSA/C中得以实现，其中Ce单原子和Ru纳米团簇锚定在氧功能化的碳载体上，并通过Ru-O-Ce桥键相互连接。该桥键诱导了从Ru到Ce的电子转移，从而在Ru团簇内部形成了空间分离的Run+（靠近桥键）和Ru?（远离桥键）位点。这种电子不对称结构在整个氢能转化过程中表现出优异的稳定性，Run+和Ru0位点分别对H*和OH?展现出最优的吸附性能。此外，Run+-Ru0组合还有效地提高了界面H2O的传输速率。得益于上述协同效应，RuNC-O-CeSA/C在碱性HER和HOR的质量活性均比商业Pt/C高一个数量级。该研究确立了“化学键介导的电子不对称性工程”作为设计高效、稳定多价电催化剂的新思路。（图/文：丛媛媛；审核：李大鹏）
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