氢能是一种理想的清洁能源，具有其它新能源无可比拟的巨大优势和广阔前景。尽管地球上的氢资源十分丰富，但是主要都是以水(H2O)的方式存在，单独以氢气分子(H2)存在的量非常少。电解法是一种清洁、可持续的大规模制备氢气的方法。电化学水裂解反应包括析氢反应和析氧反应。目前的商用铂碳催化剂价格昂贵且资源匮乏，极大地限制了该类催化剂的大规模应用。因此开发成本低廉且具有较高催化效率和稳定性的水裂解催化剂，是水裂解制氢研究和应用的关键。尽管在单原子催化剂中已经实现了金属原子的最大分散，但是进一步提高催化剂的固有活性至关重要。
有鉴于此，新加坡南洋理工大学楼雄文等人，通过将孤立的Ru单原子装饰到边缘富集的碳基质中，显著提高了电催化析氢反应活性。
本文要点
1）碳基底本身固有多边缘特征，进而引入了大量的缺陷位点。这类催化位点不但可以有效地固定新引入的单原子“钌”位点，而且可以改变活性位中心的配位环境。
2）所制备的催化剂显示出高催化性能，低过电位分别为63和102 mV，可分别实现10和50 mA cm-2的电流密度。在100 mV的超电势下，其质量活性约为商用Pt/C-20％催化剂的9.6倍，而使用成本降低为商用催化剂的三十分之一。
3）实验结果和密度泛函理论计算表明，碳基体的边缘缺陷增强了Ru原子位点的局部电场，相当于有效地提高了催化剂地本征活性，加速了析氢的反应动力学。
总之，该工作为进一步研究电催化行为和指导先进电催化剂的设计提供参考。
参考文献：
Huabin Zhang et al. Implanting Isolated Ru Atoms into Edge‐Rich Carbon Matrix for Efficient Electrocatalytic Hydrogen Evolution. Advanced Energy Materials, 2020.
DOI: 10.1002/aenm.202000882
https://doi.org/10.1002/aenm.202000882
