哈工大全媒体（梁英爽 田奋扬/文 田奋扬/图）近日，化工与化学学院教授、城市水资源与水环境国家重点实验室成员于永生，化工与化学学院副教授杨微微团队与北京大学教授郭少军团队合作，在电催化析氢领域取得突破性进展，提出以盐模板法，在非晶钌金属烯上引入亲氧性的镁和钼位点，通过协同促进水吸附-分解，显著提升了碱性HER电催化性能。研究成果以《氧化镁和氧化钼位点协同促进水分解提升钌非晶金属烯的析氢催化性能》（Synergetic Oxidized Mg and Mo Sites on Amorphous Ru Metallene BoostHydrogen Evolution Electrocatalysis）为题发表在《先进材料》（Advanced Materials）上。该成果不仅有助于深入理解水分解反应机制，还为开发高效电催化剂提供新思路，有望促进可再生能源发展。
氢具有能量密度高、燃烧效率高、清洁无污染等优点，但缓慢的水分解反应严重限制了碱性电解水制氢的发展。钌作为相对低成本的催化剂，在碱性析氢反应中表现出类似铂的高活性，但其亲水性不足限制了水分解效率。引入亲氧物种可以增强水分子的活化和分解，但目前研究仍存在不足。
基于此，团队采用简单的盐模板法，通过在空气中低温煅烧乙酰丙酮盐实现了超薄非晶Ru金属烯的克级制备。镁和钼位点的引入使非晶钌金属烯的析氢反应质量活性在100 mV过电位下提高了15.3倍，在10mA cm−2的电流密度下表现出8.5mV的超低过电位。研究结果表明，镁位点通过p-p相互作用富集界面水分子，钼位点通过填充氢-氧反键轨道降低水分解能垒，镁和钼位点协同促进水分子的吸附-分解，从而大幅提高钌金属烯的碱性析氢反应活性。该方案通过构建超薄二维结构并引入协同作用位点大幅提高贵金属钌的使用率和活性，有望实现钌基催化剂对贵价铂基催化剂的替代。
哈工大为论文第一通讯单位。于永生、杨微微、郭少军为论文共同通讯作者。哈工大化工与化学学院博士研究生田奋扬、贵州大学副教授耿硕为论文共同第一作者。哈工大化工与化学学院教授李蒙刚、周欣，博士研究生邱龙宇、吴丰羽、何林，哈工大空间环境与物质科学研究院副研究员盛捷、工程师陈肇宇，北京大学研究员骆明川，中国科学院青海湖研究所教授刘虎参与相关研究工作。
该研究获国家自然科学基金等项目支持。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202501230
电催化过程中的原位光谱表征
