开发用于析氢反应（HER）的高性能电催化剂对清洁、可持续的氢能发展具有重要意义，但同时充满挑战性。

近日，中山大学李光琴教授报道了一种单原子策略，通过引入原子分散的Ru，成功构建了一种用于HER的高性能金属有机骨架（MOFs）电催化剂（NiRu_0.13-BDC）。

文章要点

1）研究人员首先通过水热法制备负载在Ni泡沫上的原始MOF纳米片阵列。初始MOF材料的结构是由配位的八面体二价镍和对苯二甲酸（H₂BDC）构成的层柱结构的“Ni-BDC”。 以泡沫镍为载体，用离子交换法取代部分Ni原子，合成了Ni-BDC负载的Ru单原子催化剂。通过改变RuCl₃的用量，可以合成一系列具有不同Ru负载量的催化剂。

2）实验结果显示，在电流密度为10 mA cm⁻²的1 M磷酸盐缓冲盐水溶液中，NiRu_0.13-BDC在全pH范围内表现出优异的HER电催化活性，过电位仅为36 mV，可与商用Pt/C相媲美。

3）X射线吸收精细结构和密度泛函理论（DFT）计算表明，Ru单原子的引入可以调节MOF中金属中心的电子结构，从而优化了H₂O和H*的结合强度，提高了MOF的电催化HER性能。

这项工作开发一种有效的单原子策略来调节MOF的电子结构，用于催化剂设计。

参考文献

Sun, Y., Xue, Z., Liu, Q. et al. Modulating electronic structure of metal-organic frameworks by introducing atomically dispersed Ru for efficient hydrogen evolution. Nat Commun 12, 1369 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-21595-5

https://doi.org/10.1038/s41467-021-21595-5