中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心坐落于安徽省合肥市风景秀丽的科学岛，2008年4月30日经中国科学院批准成立，依托中国科学院合肥物质科学研究院管理（科发人教字〔2008〕133号），其前身是2005年12月20日成立的“合肥强磁场科学技术研究中心”。中心目标：发展强磁... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（Steady High Magnetic Field Facility，简称SHMFF）是国家发改委支持的“十一五”国家重大科技基础设施。SHMFF法人单位是中国科学院合肥物质科学研究院，共建单位是中国科学技术大学。各项任务以中国科学院强磁场科学中心为依托完成... 更多简介 +
在当前“双碳”政策的背景下，碱性氢氧化反应（HOR）作为氢能高效利用的重要途径，受到广泛关注。近日，稳态强磁场用户装置（SHMFF）用户中国科学院合肥物质院强磁场科学中心王辉研究员、郑方才项目研究员与安徽大学罗齐全教授合作，依托SHMFF电子顺磁共振测量技术（ESR），开展了碱性氢氧化反应催化剂性能的研究，提出了通过Ru-O界面结构调控Ru催化剂局部电子结构的策略，实现了碱性氢氧化反应性能的提升，相关研究成果发表在Nano Letters上。
Ru作为最具成本效益的铂族金属，有望替代Pt催化剂应用于碱性氢氧化反应。然而，Ru催化剂表面活性位点容易吸附电解质中的H*和OH*，这会阻碍碱性氢氧化反应中H*的解吸附过程，进而减缓碱性氢氧化反应的速率。
针对这一科学问题，本研究通过MnO晶格限域Ru催化剂，构建了高效稳定的碱性氢氧化反应活性位点。团队借助ESR证实了界面Ru-O键的形成。这一形成优化了界面局域电子结构，导致界面Ru原子的d带中心下移，实现了对H*和OH*吸附的优化，从而降低了H₂O的形成能垒。该催化剂在0.1 M KOH电解液中展现出1.26 mA μg⁻¹Ru的质量活性，分别高于对比样品Ru/C（0.097 mA μg⁻¹Ru）和商业Pt/C（0.158 mA μg⁻¹Pt）质量活性的13.0倍和8.0倍。同时，该催化剂还表现出优异的耐久性和CO抗毒性。
该研究为碱性氢氧化反应催化剂研究提供了新思路，展示了界面电子结构调控在增强Ru催化剂于碱性氢氧化反应活性中的关键作用。该项研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、安徽省自然科学基金项目、合肥物质院院长基金拔尖培育计划、中国科学院合肥科学中心协同创新项目、强磁场安徽省实验室等的资助。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c06285
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