摘要：具有明确定义的金属活性位点、独特的几何和电子结构以及金属−金属键的原子级精确负载型纳米簇催化剂（APSNCs），展现出卓越的催化性能。然而，由于在合成和催化反应过程难以控制聚集现象，制备具有明确活性中心和稳定结构的APSNCs仍然是一个巨大的挑战。2025年3

具有明确定义的金属活性位点、独特的几何和电子结构以及金属−金属键的原子级精确负载型纳米簇催化剂（APSNCs），展现出卓越的催化性能。然而，由于在合成和催化反应过程难以控制聚集现象，制备具有明确活性中心和稳定结构的APSNCs仍然是一个巨大的挑战。2025年3月27日，北京化工大学田书博、新西兰奥克兰大学王子运、中国科学技术大学国家同步辐射实验室Yi Yao在国际知名期刊Advanced Functional Materials上发表了题为《Enhanced Tri-Atom Ru-Based Catalyst for Hydrogen Evolution Reaction via Rapid Pyrolysis of Precursor》的研究论文，Xiaoyang Ren、Mengjiao Li、Kaiyue Wang为论文共同第一作者，田书博、王子运、Yi Yao为论文共同通讯作者。

田书博，见习教授，博导，青年长江学者，2013年学士毕业于河北师范大学，2016年硕士毕业于中国科学院大学，2019年在清华大学获博士学位，2019年至2020年在新加坡国立大学开展博士后工作，后进入北京化工大学工作。

主要从事原子级功能材料可控合成及在催化和特种性能方面研究，并取得系列成果。总计发表论文40余篇学术论文，被引次数超4000次。其中以第一作者及通讯联系人身份在括Nat. Catal., Nat.Commun.,Chem, J.Am.Chem.Soc., Angew. Chem. Int. Ed.等等国际刊物发表论文30余篇。

王子运，新西兰奥克兰大学Lecturer（相当于美国助理教授）。2012年本科毕业于华东理工大学，2015年博士毕业于英国女王大学，师从胡培君教授和Chris Hardacre教授。先后在斯坦福大学（合作导师 Jens K. Nørskov教授）和多伦多大学（合作导师Edward H. Sargent教授）从事博士后研究。

王子运主要研究方向包括二氧化碳电还原的理论计算、人工智能辅助多相催化设计和表面微动力学。以通讯作者或（共同）第一作者发表文章35篇，其中包括Nature，Nature Catalysis，Nature Energy，Nature Communications， J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem.，Chem等国际知名期刊。

该论文通过快速热解前驱体策略，成功合成了均匀分散在氧化碳纳米管上的Ru3纳米簇催化剂（Ru3/OCNT）。所获得的Ru3/OCNT对于碱性析氢反应（HER）表现出优异的催化性能。该催化剂在1MKOH溶液中，10mAcm-2的电流密度下过电位仅为19mV，优于商业的20wt.%Pt/C和5wt.%Ru/C催化剂。此外，Ru3/OCNT的质量活性分别是商业Pt/C和Ru/C的23.47倍和11.83倍。密度泛函理论（DFT）计算表明，Ru3/OCNT中的金属-金属相互作用和金属-载体相互作用有效地调节了Ru原子的电子结构，降低了催化位点的氢吸附能，并促进了H*的脱附。该工作为设计和合成具有优异碱性析氢性能的APSNCs提供了新的方法。图1：Ru3/OCNT催化剂的合成示意图及形貌表征图2：Ru基催化剂的X射线吸收光谱（XAS）分析图3：Ru3/OCNT催化剂的电化学性能测试图4：理论计算结果该研究通过快速热解前体策略，成功合成了均匀分散在氧化碳纳米管上的三原子钌基催化剂（Ru3/OCNT），并将其应用于碱性条件下的析氢反应（HER）。不仅为设计和合成具有优异碱性析氢性能的原子级精确负载型纳米簇催化剂（APSNCs）提供了新的思路，还通过实验和理论计算揭示了金属-载体强相互作用（SMSI）和金属-金属相互作用在优化催化剂性能中的重要作用。这种基于Ru3/OCNT的催化剂在碱性条件下展现出卓越的稳定性和高效的HER性能，不仅在模拟海水和真实海水电解中表现出色，还为开发高性能、低成本的析氢催化剂提供了新的方向。

Enhanced Tri-Atom Ru-Based Catalyst for Hydrogen Evolution Reaction via Rapid Pyrolysis of Precursor，Adv. Funct. Mater., 2025 https://doi.org/10.1002/adfm.202503678

来源：MS杨站长