由于间隙氢原子调节的有利电子结构和金属的大活性表面积，氢化物金属显示出与氢相关的催化应用的巨大潜力。金属纳米结构通常具有相对于体积的压缩应变，这会影响氢化物金属的稳定性和催化行为，但通常无法控制。最近的研究表明基于不混溶元素的合金可以基于Miedema规则稳定间隙氢原子，并以此获得一系列稳定的氢化物双金属化合物。

近日，吉林大学郑伟涛教授，崔小强教授提出了一种新策略，通过原子Ru表面层的空间限制效应显着提高氢化物金属的稳定性。

文章要点

1）研究人员合成了具有 4.5% 拉伸应变Ru皮肤的高度稳定的 PdH_x@Ru金属。Pd和Ru是不混溶的，Pd在正常条件下形成氢化物，但这种氢化物在室温以上不稳定，而Ru不形成氢化物。证明结果是形成具有Ru表面层的PdH_x金属。 PdH_x相对于Pd的扩展晶格导致Ru的拉伸应变并导致出色的催化活性。

2）研究发现，PdH_x@Ru金属系统可以承受空气中超过200 °C的高温，这与仅在60 °C以下稳定的PdH_x金属形成鲜明对比。从头算分子动力学(AIMD)模拟表明，Ru表层可以将氢原子限制在晶格中。

3）重要的是，所制备的PdH_x@Ru金属烯表现出出色的碱性HER活性，在10 mA cm⁻²下具有30 mV的低过电势。这超过了大多数报道的 Ru 基电催化剂。此外，在10,000次循环后或在50 mA cm⁻²下25小时后活性衰减可忽略不计的稳健稳定性。

4）结合对照实验和第一性原理计算，研究表明 PdH_x@Ru金属烯的高HER活性主要来源于PdH_x底物触发的拉伸应变 Ru表皮，它可以增强H₂O的吸附，降低能垒H₂O解离，提供适度的氢吸附能。

参考文献

Jinchang Fan, et al, Spatially Confined PdHx Metallenes by Tensile Strained Atomic Ru Layers for Efficient Hydrogen Evolution, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.2c11692

https://doi.org/10.1021/jacs.2c11692