​武大罗威AFM: 多晶界面立大功，助力钌纳米催化剂高效催化碱性氢氧化反应

在碱性介质中寻找高性能的无铂氢氧化反应电催化剂是碱性聚合物电解质燃料电池发展的关键。近年来，相工程技术是提高电催化剂催化性能的有效手段，但目前非常规多晶界面金属催化剂的制备仍然是一个重大的挑战。近日，武汉大学罗威课题组成功合成了具有稳定六方紧密堆积(hcp)和亚稳定面心立方(fcc)相的均相多晶钌纳米催化剂，并构建了多晶界面。

与稳定的hcp-Ru和亚稳定的fcc-Ru相相比，具有多晶界面的Ru纳米催化剂表现出最高的HOR活性。其中，最优的fcc-hcp-Ru-2催化剂的交换电流密度j₀为0.66 mA cm_Ru⁻²，是商业Pt/C的3倍。此外，fcc-hcp-Ru-2还具有优异的稳定性，其在1000次CV循环后没有发生明显的性能下降，并且反应后催化剂的形态和相结构保持良好。

实验结果和密度泛函理论(DFT)计算表明，所制备的催化剂上fcc-Ru和hcp-Ru的功函数不同，导致电子的重新分布。同时，与fcc-Ru和hcp-Ru相比，具有多晶界面的fcc-hcp-Ru-2催化剂显示出优化的氢吸附自由能，并且fcc-hcp-Ru-2中H* + OH*的能垒较低，突出了构建多晶界面的重要性。

总之，通过在钌的稳定相和亚稳相之间建立均匀的多晶界面，可以为多晶催化剂的合理设计提供一种新的策略，以应用于电催化及其它领域。

Polymorphism-Interface-Induced Work Function Regulating on Ru Nanocatalyst for Enhanced Alkaline Hydrogen Oxidation Reaction. Advanced Functional Materials, 2023. DOI: 10.1002/adfm.202211586