近日，青島科技大學化工學院劉希恩教授團隊在電解水制氫領域取得新進展。相關成果以“The synergistic effect of Hf-O-Ru bonds and oxygen vacancies in Ru/HfO2 for enhanced hydrogen evolution”為題，發表在國際知名期刊Nature Communications。
研究表明，Ru具有與Pt相似H鍵結合能，且堿性介質中Ru更易發生水解離Volmer步驟，因此，Ru基納米材料是潛在的替代Pt/C的優異的HER催化材料。截至目前，已經發表了許多性能優異的Ru基HER催化劑，但多數與Ru物種復合的基底，除了與Ru物種協同促進HER催化活性之外，基底本身也具有一定的HER活性，這樣很難確定Ru物種自身的HER活性貢獻。
本文通過設計、制備Ru納米顆粒與寬帶系HfO2的復合催化材料Ru/HfO2，扣除HfO2和導電碳HER性能的直接貢獻，來確定Ru自身活性。原位XAS結合理論計算研究表明，Hf-O-Ru與O空穴協同提高了HER性能，Ru/HfO2質量活度比商業Pt/C提升了20倍。
該工作得到了山東省泰山學者人才工程、國家自然科學基金、山東省優秀青年基金等的資助。碩士生李光凱、Haeseong Jang、劉尚果博士為論文共同第一作者，劉希恩教授、秦清特聘教授、Prof. Cho為論文的共同通訊作者。青島科技大學為第一完成單位。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-28947-9
