引言

随着全球对清洁能源需求的日益增长，氢能作为高效、清洁的能源载体，其开发与利用对于实现“双碳”目标至关重要。质子交换膜电解水（PEMWE）和阴离子交换膜电解水（AEMWE）技术是实现氢能高效制取的核心，其中析氢反应（HER）是该技术的阴极关键过程，但其大规模应用仍受限于动力学缓慢、催化剂成本高昂和稳定性不足等挑战。特别是在波动性可再生能源并网的背景下，HER电催化剂需同时满足高活性、长耐久性及高效率等多重严苛要求。

为突破这些瓶颈，近期研究围绕HER电催化剂电子结构调控、界面微环境重构、活性位构型设计及超细/单原子催化剂稳定化等方面展开。针对Ru基催化剂H*结合过强及界面水活化不足，Mo_xC相工程调控Ru位点电子密度并弱化界面氢键网络，实现pH普适高效HER；针对超细Pt易团聚和金属-载体耦合弱，液态Ga介导金属有机化学气相沉积构建Pt-NiO强金属-载体相互作用，提升高电流密度碱性HER稳定性；针对碱性HER中氢吸附热力学与动力学不统一，Pt/NiO模型界面揭示双电层组织与质子转移路径连续性对活性的调控；针对双金属溢流体系界面不连续和动态重构难题，部分合金化PdNi构建Pd-PdNi-Ni双氢溢流通路，实现宽pH高效HER；针对Ru位点水解离慢和OH*毒化，MoS₂负载Ru-Tm串联位点通过亲氧Tm促进水解离、空间解耦H*/OH*吸附并调节熵-焓权衡；针对亚纳米异质团簇易迁移团聚，双空间限域将RuBi异质团簇嵌入多孔碳纳米纤维，借Bi调控双电层与Ru电子结构；针对MXene重堆叠和单原子局域环境难控，褶皱MXene长程应变调控Pt单原子，激活界面水并促进氢溢流；针对Ru基催化剂OH*中毒，Sn单原子通过Sn-O-Ru桥键调控RuO₂电子结构，增强抗中毒能力并优化H*吸附。上述工作涵盖相工程、强金属-载体相互作用、双电层/氢键网络调控、双氢溢流、串联催化、空间限域、长程应变和单原子抗中毒等策略，推动HER催化剂向低贵金属负载、高电流密度和长周期阴离子交换膜水电解槽（AEMWE）运行发展。本篇汇总了天津理工大学安长华教授、苏州大学郎建平教授、中国科学院大连化学物理研究所范峰滔研究员、上海理工大学窦世学教授、南京师范大学唐亚文教授、深圳大学何传新教授、上海理工大学窦玉海教授和西安交通大学陈圣华教授等课题组在HER催化材料设计、机理探索与器件应用方面的最新进展。

1. Nano Research：Mo_xC相工程调控Ru位点电子结构与界面氢键网络促进全pH析氢电催化

Ru凭借相对较低的成本和互补的催化特性成为Pt基催化剂有前景的替代者，相较于Pt，Ru具有更有利的Volmer步电化学动力学过程，有助于增强碱性介质中的水活化。然而，单金属Ru催化剂受限于过强的H*结合，导致H*脱附迟缓、动力学欠佳。具体而言，HER动力学还与界面水微环境密切相关，水分子的取向和氢键网络连通性会影响水解离和质子转移，因此，构建能够同时调控中间体吸附能力和局部反应微环境的催化体系十分重要。研究表明，载体工程可以通过调节Ru物种的电子结构来调控H*吸附能并增强HER活性。在众多载体中，碳化钼（Mo_xC）因具有类Pt电子特性、金属导电性和多晶相结构而成为构建电催化剂的有吸引力的平台。Mo_xC通常形成立方α-MoC和六方β-Mo₂C等多种晶相，这些晶相具有不同的Mo-C配位环境和电子性质，这种相依赖特征有望调控Ru物种与Mo_xC之间的界面电子耦合，实现HER活性的提升。

鉴于此，天津理工大学安长华教授和杨仙博士等通过固相反应-水热负载两步法制备了Ru-MoC和Ru-Mo₂C催化剂，通过对界面氢键网络的有效调节，实现全pH范围内HER活性和稳定性的提升。这项工作为界面催化微环境的调控提供了新的见解，为先进纳米催化剂的设计提供了一个有前景的可靠策略。

本文要点：

1) 采用固相反应-水热负载两步法制备了Ru负载的立方相MoC和Ru负载的六方相Mo₂C催化剂，Ru纳米颗粒平均粒径约2.35 nm并均匀分散于Mo_xC纳米片上；

2) X射线光电子能谱结果表明，Ru-MoC中Ru位点的电子密度显著高于Ru-Mo₂C，电子从Mo_xC载体向Ru纳米颗粒界面转移；

3) 在1.0 M KOH中，Ru-MoC在10 mA cm^-2下的HER过电位仅12 mV，优于Ru-Mo₂C（49 mV）和商业Pt/C（29 mV），并可在80小时内保持稳定电流响应而无明显活性衰减；

4) Ru-MoC在0.5 M H₂SO₄和1.0 M PBS中同样表现出优异的HER活性，10 mA cm^-2下的过电位分别为107和75 mV，均优于Ru-Mo₂C（116和152.5 mV），并可在酸性和中性介质中稳定运行超过20小时，展现出良好的pH普适性；

5) 原位拉曼光谱和密度泛函理论计算结果表明，Ru-MoC在阴极极化过程中发生了界面氢键网络的动态重组，富电子Ru位点诱导了更强的界面极化和更有效的氢键网络弱化；Ru-MoC中Mo位点的水解离能垒显著降低，同时Ru-MoC中Ru位点的氢吸附自由能提升，实现了水解离与氢吸脱附的协同优化。

Jiaqi Li et al., Phase engineering of Mo_xC regulates electronic structure and interfacial hydrogen-bond networks over Ru sites for pH-universal hydrogen evolution. Nano Res., doi: 10.26599/NR.2026.94909294.

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2. Nano Research：液态镓介导气相沉积超小铂纳米催化剂的强金属载体相互作用实现高电流密度碱性析氢电催化

Pt基催化剂在碱性HER受额外水解离步骤的动力学阻碍，使其界面电子结构和催化剂稳定性成为性能的关键决定因素。因此，在保持长期耐久性的同时最大化Pt利用率，是催化剂设计的核心挑战。通常，将Pt纳米化是提高原子利用率和增加活性位点密度的有效策略。然而，超小Pt纳米颗粒在热力学上易发生团聚、奥斯特瓦尔德熟化和表面重构，尤其是在高温或高电流电化学条件下。除颗粒尺寸控制外，构建强金属-载体相互作用（SMSI）已成为稳定纳米金属并调控其电子结构的有力手段。合理设计SMSI可抑制纳米颗粒迁移、改变界面电荷分布并优化反应中间体的吸附能。金属有机化学气相沉积（MOCVD）是制备负载型金属纳米颗粒的常用方法，然而，传统MOCVD工艺常受前驱体传输不受控、局部过饱和和快速分解动力学的影响，导致成核不均匀和弱金属-载体耦合。对此，液态金属凭借独特的物理化学性质为调控界面生长过程提供了新思路。其中，液态Ga具有高流动性、优异的热导率以及形成自限性表面氧化层的能力，可调控传质、限制前驱体扩散并改变成核热力学，从而影响晶体生长路径，有望作为气相沉积中的有效介质，实现可控纳米颗粒成核并增强SMSI。

鉴于此，苏州大学郎建平教授、顾宏伟教授和嘉兴大学曹勇勇博士等报道了一种液态镓介导的MOCVD策略，利用液态Ga层作为动态传输介质，调控前驱体扩散和分解，在泡沫镍负载的超小Pt纳米颗粒与氧化镍之间构建强SMSI制备了Pt/NiO/NF(Ga)，实现了高效稳定的AEMWE。这项工作确立了液态金属介导的气相沉积作为一种通用平台，可在超小电催化剂中诱导强SMSI。

本文要点：

1) 采用液态Ga介导的MOCVD策略成功制备了Pt/NiO/NF(Ga)催化剂，在三维多孔泡沫镍骨架上实现了平均尺寸1.77 nm的超细Pt纳米颗粒的均匀负载，液态Ga层作为动态传输介质调控前驱体扩散与分解，抑制气相过饱和并促进均匀成核，且该策略可拓展至碳布和Al₂O₃基底；

2) X射线光电子能谱和X射线吸收光谱结果表明，Pt与NiO界面发生电荷再分布，Pt纳米粒子的电子密度降低，NiO电子密度显著增强，在Pt-NiO界面间形成了强金属-载体相互作用；

3) 在1.0 M KOH电解质中，Pt/NiO/NF(Ga)在10 mA cm^-2电流密度下的HER过电位仅20 mV，Pt负载量仅3.25 wt.%，远低于商业Pt/C（20 wt.%），并可在500 mA cm^-2电流密度下可稳定运行800小时；将Pt/NiO/NF(Ga)作为阴极组装AEMWE膜电极，在80°C、1.0 M KOH条件下可稳定运行1500小时；

4) 密度泛函理论计算结果表明，Pt-NiO界面电荷再分布使Pt的d带中心下移，优化了氢吸附能并降低了水解离能垒，从而加速了碱性HER动力学；

Chunyan Yang, et al., Liquid gallium-mediated vapor deposition induces strong metal-support interaction for ultrafine platinum nanocatalysts in high current-density alkaline hydrogen evolution. Nano Res., doi: 10.26599/NR.2026.94909079.

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3. Journal of the American Chemical Society：质子转移路径的双电层结构调控碱性析氢电催化

氢结合能被广泛用作HER活性的重要描述符，然而仅凭氢结合能热力学无法完全解释HER动力学的复杂性。例如，Pt(111)上HER动力学随pH显著变化，而其氢欠电位沉积行为却几乎与pH无关。为解决氢吸附热力学与碱性HER动力学之间不统一的问题，Markovic等提出了双功能机制，即OH吸附位点促进水解离并向相邻H吸附位点提供质子。随后，越来越多的证据表明，碱性HER动力学可能还同时受到质子向电极表面的输送过程影响。在此背景下，电极/电解质界面环境因直接调控双电层（EDL）内的质子转移过程而显得至关重要。尽管如此，由于实际催化剂固有结构复杂、传统表征技术空间信息局限，使得在异质界面上难以直接将局部催化活性与EDL结构和界面质子转移路径相关联起来。由于碱性HER中的质子转移本质上是空间性的，建立活性位点、界面氢键网络与催化活性之间的直接空间关联，既需要结构明确的模型界面，也需要能够同时可视化催化活性和局部界面环境的有效策略。

鉴于此，中国科学院大连化学物理研究所范峰滔研究员、武汉大学陈胜利教授和北京科技大学孙童教授等通过构建结构明确的Pt/NiO和Pt/Ni模型双功能界面，结合空间分辨界面表征与原子尺度模拟，揭示了碱性HER活性受EDL内质子转移路径连续性调控的规律，发现Pt/NiO界面建立了具有更低零电荷电位（PZC）的连通性良好的水合环境，而Pt/Ni界面则破坏了界面质子转移路径。这项工作为异质界面结构、EDL组织与质子传输在调控HER动力学中的耦合关系提供了新见解。

本文要点：

1) 采用二维表面活性剂晶体为前驱体在蓝宝石衬底上制备了厚度4-15 nm的六方Pt纳米片，经氢氩混合气和空气条件下退火分别获得Pt/Ni还原界面和具有约8 nm厚NiO覆盖层的Pt/NiO氧化界面；

2) 原子力显微镜-扫描电化学显微镜联用测量结果表明，Pt/NiO界面的外球电子转移电流并未在界面区域同步增强，催化活性界面的增强并非源于电子传递能力的提升，而应归因于界面电解质环境的变化；

3) 原子力显微镜和电化学阻抗谱结果表明，Pt/NiO在HER条件下表面电荷密度更低、界面电场更弱，从而抑制阳离子过度积累并促进界面氢键网络的形成，其界面水层更有序、氢键密度更高，氢键网络连通性对质子转移和HER活性的关键作用；

4) 原位红外光谱、分子动力学模型和密度泛函理论计算验证了界面EDL组织调控质子转移路径的普适性，Pt/NiO中Ni基环境的氧化/羟基化可调控界面电荷分布并降低PZC；

5) 将模型界面机理拓展至实际催化剂，制备了具有团簇-团簇异质结构的Pt/NiO-C和Pt/Ni-C催化剂，Pt/NiO-C在1.0 M KOH中10 mA cm^-2下的过电位仅50.3 mV（Pt/Ni-C为81.2 mV）。

Yuran Li, et al., Electric double layer organization of proton-transfer pathways regulates alkaline hydrogen evolution. J. Am. Chem. Soc., doi: 10.1021/jacs.6c12095.

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4. Angewandte Chemie：部分合金化PdNi电催化剂中的界面氢溢流助力氢析出反应

Ni是有前景的Pt基HER催化剂候选材料，然而其固有的HER活性受限于过强的氢吸附，而氢溢流效应可有效缓解这一问题。氢溢流是指解离的氢原子从主活性金属表面迁移至相邻次级金属或载体上的过程，在双金属HER体系中可解耦基元反应步骤：一个组分（如Pd）优化Volmer步骤，相邻组分（如Ni）促进Tafel或Heyrovsky复合步骤。然而，实际溢流增强型HER催化剂仍面临若干关键瓶颈。一方面，界面结构控制困难，理想溢流体系需要从氢源到氢汇的连续且明确的通路，然而传统双金属体系中贵金属与贱金属畴常不连续，导致溢流效应可忽略；另一方面，双金属催化剂在工况下的动态表面重构尚不清楚，碱性介质中Ni中心易发生可逆羟基吸附而物理阻断溢流通路，酸性介质中表面氧化或金属溶出会改变界面电子结构，这些动态变化难以被非原位表征捕捉。此外，溢流动力学的pH依赖性尚属空白，溶剂化环境、质子给体性质及表面电荷状态均可能调控氢吸附、扩散与复合的能量学，为酸性条件优化的溢流结构在碱性电解质中可能完全失效。

鉴于此，上海理工大学窦世学教授、河南大学梅俊教授和陕西科技大学商晶副教授等提出了一种部分界面合金化策略，通过可控胶束辅助共组装合成结合热还原，构建了一系列由Pd和Ni中心及PdNi合金界面组成的Pd-PdNi-Ni双金属催化剂体系，在模拟海水中表现较好的HER性能。这项工作为利用双氢溢出制备高性能HER催化剂提出了一项合理设计方法。

本文要点：

1) 采用可控胶束辅助共组装合成结合热还原策略成功制备了平均粒径约40 nm、均匀分散的Pd-PdNi-Ni纳米颗粒双金属催化剂，PdNi(111)与Ni(200)晶面共存，Pd-PdNi-Ni-2具有最高的异质界面密度；

2) X射线光电子能谱和X射线吸收光谱结果表明，Ni向Pd发生自发电子转移，并形成了PdNi合金界面的强电子耦合与部分界面合金化结构；

3) 在1.0 M KOH和0.5 M H₂SO₄电解质中，Pd-PdNi-Ni-2在10 mA cm^-2电流密度下的HER过电位分别仅60 mV和37 mV，并具有优异的长期稳定性，将其作为阴极组装AEM电解槽，在模拟海水中仅需1.73 V即可实现0.5 A cm^-2的电流密度，并可稳定运行452小时，降解速率仅0.14 mV h^-1；

4) 原位拉曼光谱和原位电化学阻抗谱结果表明，氢从Ni域和Pd域向界面迁移，且Pd-PdNi-Ni-2具有最高的氢吸附赝电容，H₂程序升温脱附证实溢流机制显著降低了H₂脱附温度；

5) 密度泛函理论计算结果表明，Ni位点吸附过强，Pd位点吸附较弱，而Pd-Ni界面吸附能力始终，从而形成有利的氢中间体梯度驱动双氢溢流，Pd-Ni界面d带中心介于Pd和Ni之间，确保了溢流路径在热力学和动力学上的可行性；

Di Wang, et al., Interfacial hydrogen spillover in partially alloyed PdNi electrocatalysts for hydrogen evolution, Angew. Chem. Int. Ed., doi: 10.1002/anie.4353715.

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5. Angewandte Chemie：MoS₂上的串联Ru-Tm位点通过调节熵-焓平衡增强碱性氢析出

Ru基催化剂的性能受制于缓慢的水解离动力学和OH*中间体的竞争吸附，提升Ru位点利用率并抑制OH*毒化是核心难题。串联催化可将H₂O解离、OH吸附与H吸附/脱附解耦到不同位点，为缓解上述矛盾提供了可行路径；稀土物种作为亲氧中心，不仅能促进Volmer步水解离、调控活性位点电子结构，还可扰动邻近水分子的取向和氢键网络。然而，现有稀土辅助电催化研究多从吸附能或电子结构角度解释动力学，往往忽视表观活化能（E_a）和活化熵（Δ‡S）的贡献，也较少系统考察E_a在宽电位范围内的演变。而传统Sabatier模型和外球框架难以完整描述实际工况下H₂O解离、H*/OH*覆盖、界面电场与溶剂重组强耦合的HER过程；更重要的是，界面水作为质子源并参与过渡态形成。因此，稀土介导的界面水调节对电催化中Δ‡S相关动力学贡献的影响需要进一步研究。

鉴于此，南京师范大学唐亚文教授、付更涛教授和李梦博士等在构建了锚定于Tm单原子修饰MoS₂表面的Ru团簇串联催化剂（Ru/Tm SAs-MoS₂），揭示了Ru-Tm串联位点衍生的熵-焓权衡机制在碱性HER中的作用，实现了高效稳定的AEMWE电解槽。这项工作为揭示稀土对碱性HER动力学中的调节作用提供了新的见解。

本文要点：

1) 采用等离子体辅助策略和电沉积负载方法将Tm单原子和Ru团簇锚定于2H相MoS₂晶格，成功构建了Ru团簇-Tm单原子双位点串联催化剂，Tm以单原子形式取代Mo位点、Ru以团簇形式分散于纳米片表面，二者形成Ru-Tm串联构型；

2) X射线光电子能谱和X射线吸收光谱结果表明，Tm引入诱导Ru位点电子耗尽、氧化态升高，触发局部电荷二次重新分布，同时Ru团簇通过Ru-S配位与MoS₂载体相互作用；

3) 在1.0 M KOH中，Ru/Tm SAs-MoS₂在10 mA cm^-2下的HER过电位仅8 mV，质量活性达1.11 A mg^-1（−0.1 V vs. RHE），转换频率为0.57 s^-1，并可在10 mA cm^-2下稳定运行100小时，而Ru-MoS₂因OH*中间体脱附迟缓而出现明显电流衰减；

4) 以Ru/Tm SAs-MoS₂为阴极、NiFe-LDH为阳极组装的AEMWE仅需1.74 V即可达到1.0 A cm^-2的工业级电流密度（优于Pt/C基体系的1.82 V），并可在1.0 A cm^-2下稳定运行超过600小时，长时测试后Ru和Tm元素分布及氧化态基本保持不变；

5) 原位电化学阻抗谱和原位拉曼光谱结果表明，Tm引入促进界面氢键网络的动态重组，形成更柔性的弱氢键水环境，亲氧Tm位点作为H₂O活化和OH吸附中心，使Ru/Tm SAs-MoS₂的Ru-OH信号消失，避免了Ru位点的OH*毒化，并实现了H-OH键断裂与H*脱附步骤的空间解耦；

6) 温度依赖动力学分析和密度泛函理论计算结果表明，低过电位下Tm降低表观活化能E_a以促进反应活化，高过电位下增大的ΔS贡献补偿了升高的能垒，从而重塑了碱性HER的动力学来源，Tm的引入使H₂O以O-down构型吸附且H-O-H角扩大，促进了水活化；Ru/Tm SAs-MoS₂中H吸附减弱，且H吸附前后Ru团簇自旋密度几乎不变，最终稳定了Ru位点电子环境、避免了H转化过程中的过度电子重构。

Yu Zhu, et al., Tandem Ru-Tm sites on MoS₂ tune entropy-enthalpy tradeoff for enhanced alkaline hydrogen evolution, Angew. Chem. Int. Ed., doi: 10.1002/anie.3060071.

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6. Angewandte Chemie：高稳定性和强扩散性的亚纳米RuBi异质团簇驱动高效碱性氢析出

纳米材料的精准结构与电子性质调控是现代催化研究的核心挑战之一。材料设计的研究重心已从体相组成逐步转向纳米乃至亚纳米尺度，在该尺度下量子限域效应与配位不饱和主导活性位点的物理化学行为。特别是将金属颗粒尺寸降至团簇尺度（<2 nm）可诱导离散电子态并改变d带中心位置，从而调控反应中间体的吸附能。异质结构工程为在如此小尺寸下构建多功能活性中心提供了有力途径，通过在不同物相间构建明确界面，可解耦不同物种的吸附并规避线性标度关系。然而，常规合成技术如湿浸渍、共沉淀和水热法在制备均匀分散的超小双金属异质团簇时往往面临困难。差异成核速率、相分离和稳定化不足等挑战常导致颗粒迁移团聚或奥斯特瓦尔德熟化，产生定义不清的界面并削弱催化性能。因此，常规手段难以在催化剂制备过程中同时实现尺寸与界面结构的精确控制。

鉴于此，深圳大学何传新教授和蔡慧珠博士等提出了一种双空间限域策略，将结构明确的RuBi双金属异质团簇嵌入多孔碳纳米纤维中（RuBi HCs/PCNFs），通过结合交织纳米纤维提供的物理限制与定制多孔网络，优化了活性Ru位点的电子结构，提升了碱性HER电催化性能。这项工作验证了利用双重空间限制构建稳定的亚纳米双金属平台用于电催化应用的可行性。

本文要点：

1) 采用双溶剂浸渍法成功制备了嵌入多孔碳纳米纤维中的RuBi双金属异质团簇，其平均团簇尺寸仅1.9 nm，且Bi的引入作为结构促进剂有效抑制了Ru物种的团聚；

2) X射线光电子能谱和X射线吸收光谱结果表明，RuBi HCs/PCNFs中Ru的金属配位数远低于Ru NPs/PCNFs，Ru与Bi原子间的直接相邻配位，且亚纳米团簇中形成了短Ru-Bi异质键；

3) 在1.0 M KOH电解质中，RuBi HCs/PCNFs的Tafel斜率仅34 mV dec^-1，接近理论值30 mV dec^-1，且经20000圈循环伏安测试后几乎无过电位增加，并可在10 mA cm^-2下稳定运行100小时；

4) 原位红外光谱、同位素效应实验和密度泛函理论计算结果表明，Bi的引入重塑了双电层结构，使K⁺配位水的比例增加，增强了O-H键断裂的Volmer步骤动力学，且Ru-Bi界面发生显著电子再分布，Ru的d带中心上移，水解离能垒下降，从而优化了氢吸附自由能；

5) 将RuBi HCs/PCNFs作为阴极、NiFe-LDH作为阳极组装AEMWE膜电极，阴极Ru负载量仅约100 μg cm^-2（为常规值的1/5至1/10），仅需1.80 V电压即可实现1.0 A cm^-2的工业级电流密度，在2.0 V下的贵金属质量活性达17.8 A mg_PGM^-1（约为商业Pt/C的1.5倍），并可在1.0 A cm^-2、60°C下稳定运行200小时；

Qian Huang, et al., Highly stabilized and accessible sub-nanometer RuBi heteroclusters drive efficient alkaline hydrogen evolution, Angew. Chem. Int. Ed., doi: 10.1002/anie.2036983.

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7. Advanced Materials：褶皱MXene载体上应变调控的Pt单原子催化剂促进高活性氢析出

将Pt以孤立单原子形式锚定于导电载体上是最大化原子利用率、降低Pt用量的重要途径。二维双过渡金属MXene（如Mo₂TiC₂T_x）兼具金属导电性、亲水性、化学稳定性和结构可调性，且其金属电子结构使整个基面均具有催化活性，因而被视为单原子催化剂的理想平台。然而，MXene纳米片易发生重堆叠，导致可及活性位点减少，限制催化性能；除提高位点密度外，调控单原子的本征活性还需精确控制其局域电子结构，应变工程由此受到关注。应变可通过扰动晶格对称性和电子态来调节活性位点的吸附能，但在碱性HER中，经典d带模型难以完整解释应变对Pt等后过渡金属吸附行为的复杂影响，应变、吸附与反应性之间的基本关系仍不清晰。现有二维材料应变工程方法多依赖界面晶格失配或外部施加形变，虽能诱导局域应变，却通常局限于短程效应、缺乏可扩展性，且与溶液加工的MXene体系不相兼容，长程应变场对界面水活化和氢吸脱附动力学的调控机制也尚不明确。

鉴于此，上海理工大学窦玉海教授和苑丁教授等报道了一种可扩展的应变策略，通过将Pt单原子锚定在褶皱Mo₂TiC₂T_x纳米片上成功制备了cMo₂TiC₂T_x-Pt_SA。应变工程结构激活了界面水分子，增强了Mo位上的H₂O解离，并通过Mo-O-Pt界面途径优化了H*在Pt位上的吸附和偶联，实现了出色的碱性HER性能。这项工作阐明了长程应变场调控吸附能量学和反应动力学的机制，为HER建立了表面应变与电催化性能之间的普适关联。

本文要点：

1) 采用选择性刻蚀、浸渍和退火策略成功制备了Pt单原子锚定的厚约1.4 nm的单层褶皱cMo₂TiC₂T_x-Pt_SA纳米片，通过调控充气程度实现125%、300%、525%和800%四级表面应变；

2) 球差校正透射电镜和几何相位分析证实Pt以孤立单原子形式均匀锚定于单层MXene基面，未形成团簇或纳米颗粒，随褶皱程度增加，压缩晶格应变逐渐增强；

3) X射线光电子能谱和X射线吸收光谱结果表明，强Pt-C配位诱导了Pt向MXene载体发生电子转移，褶皱应变增强了Pt原子与Mo₂TiC₂T_x载体间的电子耦合；

4) 在1.0 M KOH中，cMo₂TiC₂T_x-Pt_SA在10和50 mA cm^-2下的HER过电位分别仅24.9和75.5 mV，100 mV过电位下质量活性高达11859 mA mg_Pt^-1，约为商业Pt/C（66.8 mA mg_Pt^-1）的178倍，交换电流密度达2.5 mA cm^-2，并可在10 mA cm^-2下稳定运行超过100小时；

5) 原位电化学阻抗谱、原位拉曼光谱和原位差分电化学质谱结果表明，褶皱应变加速了氢脱附动力学并增强了氢吸附动力学，氢结合减弱、脱附加快，应变诱导的氢溢流效应得以激活，且应变抑制了界面有序离子稳定氢键网络的形成，削弱水溶剂化并促进界面水脱溶剂化，有利于O-H键断裂；此外，解离的H和D原子可快速从Pt单原子溢流至MXene载体，避免表面过度覆盖并维持快速反应动力学；

6) 以cMo₂TiC₂T_x-Pt_SA为阴极、NiFe₂O₄为阳极组装的阴离子交换膜水电解器仅需1.98 V即可达到3 A cm^-2的高电流密度，并可在1000 mA cm^-2下稳定运行超过500小时。

Xiaomin Chen, et al., Strain-controlled Pt single-atom catalysts on crumpled MXene supports for highly active hydrogen evolution, Adv. Mater., doi: 10.1002/adma.75361.

8. Advanced Materials：抗毒化锡单原子激发高活性钌催化剂实现碱性氢析出

工业常用的铂基催化剂受成本高、储量稀缺和负载量大的限制，难以兼顾其碱性AEMWE能效与规模化应用，开发高效、稳定且低贵金属用量的碱性析氢催化剂成为该领域的关键任务。Ru基催化剂因H*结合能较为合适而受到关注，但在碱性析氢中仍面临两个耦合难题：一方面，是水解离动力学缓慢，Volmer步骤供给H*不足；另一方面，Ru表面对OH*吸附偏强，吸附物种覆盖活性位点，造成吸附质中毒并抑制持续产氢。二者相互牵制，使单纯提高水解离能力往往伴随中间体脱附变差，难以获得理想的吸附-脱附平衡。原子级分散的Sn为调控Ru位点提供了新切入点，Sn作为p区元素，对H*的吸附较弱，有望作为电子调制单元而非主活性位点，通过Sn-O-Ru桥键改变邻近Ru的电子环境和Ru-O成键状态，从而影响水解离、H*吸附与OH*脱附。

鉴于此，西安交通大学陈圣华教授等报道了一种负载于炭黑上的Sn掺杂RuO₂@Ru催化剂（Sn₁-RuO₂@Ru/C），其中原子级分散的Sn通过Sn-O-Ru桥键调控RuO₂的电子结构，同时促进水解离、优化H吸附并防止OH*中毒，显著提升了HER电催化性能。这项工作通过一种抗中毒策略，强调了原子级电子工程在工业制氢中设计高效、稳定的碱性HER电催化剂方面的有效性。

本文要点：

1) 采用水热结合退火策略成功制备了Sn₁-RuO₂@Ru/C催化剂，Ru和RuO₂相共存，密度泛函理论计算验证了热力学最稳定状态下的孤立Sn构型；

2) X射线光电子能谱和X射线吸收光谱结果表明，Sn在Sn₁-RuO₂@Ru/C中以氧化态形式存在，通过Sn-O-Ru桥键锚定于RuO₂表面，Sn的引入诱导了电子从Sn向Ru转移；

3) 在1.0 M KOH电解质中，Sn₁-RuO₂@Ru/C在10 mA cm^-2电流密度下的HER过电位仅9 mV，优于商业Pt/C催化剂，并可在100 mA cm^-2电流密度下稳定运行超过300小时；

4) 原位红外光谱、原位电化学阻抗谱和密度泛函理论计算结果表明，Sn₁-RuO₂@Ru/C具有更负的表面电荷，增强了对水解离产生的OH^-的排斥力；Sn的掺杂富集了活性水物种并降低了H-OH键断裂能垒，削弱了OH*吸附，使水解离能垒降低，进一步优化了H*吸附自由能，提高了H*表面覆盖度、加速电荷转移并最终促进H*脱附动力学。

5) 将Sn₁-RuO₂@Ru/C作为阴极、NiFe-LDH作为阳极组装AEMWE膜电极，仅需1.85 V电压即可实现1.0 A cm^-2的工业级电流密度，并可在500 mA cm^-2电流密度下稳定运行超过300小时，性能优于大多数已报道的AEMWE催化剂。

Yiqing Sun, et al., Anti-poisoning tin single-atom unlocks high-activity ruthenium catalysts for alkaline hydrogen evolution reaction, Adv. Mater., doi: 10.1002/adma.75495.

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