设计低成本，高效，不含铂的碱性电解质中氢氧化反应（HOR）的电催化剂，对阴离子交换膜燃料电池的开发具有重要意义。

有鉴于此，清华大学王定胜教授，李亚栋院士报道了新型HOR催化剂RuNi₁，其中Ni原子分散在Ru纳米晶体上。所制备的RuNi₁催化剂在碱性介质中对HOR表现出优异的催化活性和稳定性，优于Ru-Ni双金属纳米晶体，原始Ru和市售Pt / C催化剂。

文章要点

1）研究人员通过湿化学策略合成RuNi₁ NCs，在NCs的生长过程中，首先形成了超薄的分支纳米结构，然后迅速演变为具有锯齿状边缘表面的超薄纳米片。TEM和HAADF-STEM可以清楚地观察到所获得的NCs。进一步像差校正的HAADF-STEM（AC HAADF-STEM）可以观察到原子级的Ni和Ru的分散。XRD显示，NCs具有Ru的hcp结构的（100），（0002）和（101）平面。能量色散X射线（EDX）光谱分析表明，纳米片中的Ni：Ru原子比为8:92。

2）合成的RuNi₁ NCs表现出出色的HOR活性。 RuNi₁ NCs的高质量活性为2.70 A/mg，几乎是Pt/C和Ru-Ni NCs的6.3倍，是Ru催化剂的16.6倍。

3）密度泛函理论（DFT）计算表明，Ru纳米晶体上Ni原子的分离不仅优化了氢结合能，而且降低了水形成的自由能，从而导致RuNi1催化剂具有出色的电催化活性。

该研究工作表明，在原子水平上设计催化剂对于合理设计高性能的电催化剂非常有效。

Junjie Mao, et al, Isolated Ni atoms dispersed on Ru nanosheets: high performance electrocatalysts toward hydrogen oxidation reaction, Nano Lett., 2020

DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c00364

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c00364