氮桥联正电荷Ru-N-Ni双位点强化界面氢键网络显著提升碱性氢电催化性能

来自国内的研究人员针对碱性氢电催化反应中界面水结构调控难题，创新性构建氮桥联正电荷Ru-N-Ni双位点催化剂。该设计通过有序"O-down"构型水分子取向强化氢键网络，建立高效电荷转移通道，实现OH/Ru与H/Ni吸附能精准调控，最终获得60.6 A g-1的HOR质量活性，并驱动AEM电解槽在1 A cm-2下实现1.79 V低电压及550小时稳定运行。

　　

在碱性氢电催化领域，钌(Ru)基双位点催化剂虽能平衡多反应中间体的竞争吸附，但界面水结构调控难题始终制约其传质效率。这项研究巧妙构建了氮桥联正电荷Ru-N-Ni不对称双活性中心，如同分子级"电荷调节器"：带正电的Ru/Ni位点诱导界面水分子呈现有利的"氧朝下(O-down)"定向排列，形成高强度氢键网络。特别有趣的是，Ru-N-Ni桥就像电子高速公路，既维持Ru位点的高价态(利于稳定吸附OH)，又赋予Ni位点富电子特性(削弱H过强吸附)，这种"双管齐下"的设计使催化剂同时具备卓越的抗一氧化碳(CO)中毒能力。最终获得的Ru-Ni₃N催化剂在氢氧化反应(HOR)中展现出60.6 A g^-1的超高质量活性，更令人振奋的是，基于该材料的阴离子交换膜(AEM)水电解槽在工业级电流密度(500 mA cm^-2)下稳定运行550小时后仍保持优异性能，为清洁氢能技术突破提供了新范式。