钌单原子催化剂诞生 氢能源利用再下一城(2)

想稳住单个钌原子，得给它找个好位置。么艳彩告诉《中国科学报》，课题组创新性地采用铂铜合金作为载体，用酸刻蚀和电化学浸出的方法在载体表面制造出一个个空缺。当钌原子嵌入铂铜载体时，二者间强相互作用，让前者更稳定地停留。而铂因为自身特性，即便在强酸环境下，也能好好稳住钌原子。

 

如此一来，与二氧化钌相比，钌单原子合金催化剂不仅能加速反应，在酸性电解水反应中还有更好的抗溶解能力。么艳彩表示，这种催化剂相对于商业钌基催化剂的过电位降低了约30%，稳定性提高了近10倍。

 

创新性方法

 

这项研究的另一个亮点是，让催化剂以单原子形式发挥作用，比由多个原子组成的催化剂颗粒活性更佳。

 

“比如原本10个原子聚拢在一起，真正起催化作用的可能只是外部表面的几个原子，而内部的原子起不到作用。将单个原子固定在合金载体上，原子的利用率会更高。”么艳彩解释道。

 

新加坡国立大学化学系教授杨文祥这样评价吴宇恩团队的成果：研究团队成功实现了“通过应力工程调控单原子钌的电子结构，从而进一步提高其在酸性氧析出中的活性和稳定性”。

 

吴宇恩表示，研究中通过金属/合金载体调控单原子电子结构的策略也可在其他反应体系中应用，或能为类似研究提供借鉴和参考。

 

 “未来，我们还会尝试其他金属或者非金属载体，进一步降低催化剂成本。”么艳彩表示。