电解水制氢是解决储能和助力“碳达峰”和“碳中和”目标的有效技术，高效的氢析出反应（HER）电催化剂是该技术的关键材料。近期，贵州大学化学与化工学院袁强教授课题组（纳米与能源工程创新课题组）在高活性和稳定性水电解制氢电催化剂的研究中取得进展。该工作以“Boosting alkaline hydrogen evolution performance by constructing ultrasmall Ru clusters/Na⁺, K⁺-decorated porous carbon composites”为题发表在中国领军期刊《Nano Research》（SCI一区，IF: 10.269）上。第一作者为2020级硕士研究生段明秀，指导老师为袁强教授。

课题组成功制备了超小Ru纳米簇(~1.30 nm)/Na⁺, K⁺-修饰的多孔碳复合材料 (Ru/Na⁺, K⁺-PC)。在1 M KOH水/海水溶液中，Ru/Na⁺, K⁺-PC仅需7 mV/15 mV就能实现10 mA cm^-2的电流密度（商业Pt/C: 40 mV/55 mV）。在100 mV过电位下的质量活性(MA)/(转换频率(TOF)可高达15.7 A mg_Ru^-1/8.21s^-1，是Pt/C的5.81/5.74倍。Ru/Na⁺, K⁺-PC在20,000圈电势循环和200 h恒电位的耐久性测试中，活性下降可忽略不计，远优于商业Pt/C。密度泛函理论计算表明Na和K离子的存在可有效降低H-OH键断裂的能垒，从而有利于Volmer步骤。重要的是，Ru/Na⁺, K⁺-PC在碱性水/海水电解槽中均能高效地利用太阳能制得氢气。

https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-023-5558-5