由于具有类似Pt的电催化能力和适中的价格，Ru基催化剂被认为是电化学水分解的Pt替代品。然而，它们在工业级电流密度下的催化性能有限。基于此，上海大学赵玉峰教授，鲁雄刚教授（共同通讯作者）等人报道了一种新型的电催化剂，其Ru纳米团簇的含量极低（0.85 wt.%），通过牢固的Cr-O-Ru键锚定在掺Cr的Fe金属有机骨架（Ru@Cr-FeMOF）上。
研究发现，这种结构有利于电子的快速转移，控制Ru中心的最高占据d轨道和d带中心，有利于析氧反应（OER）和析氢反应（HER）的催化。该催化剂在碱性条件下具有21 mV@10 mA cm-2的HER反应活性和230 mV@50 mA cm-2的OER反应活性，并在工业级电流密度（1.72 V@1000 mA cm-2）下实现了优异的水分解性能，超过了国内外的研究成果。
计算解读
理论计算表明，Cr掺杂提供了丰富的空轨道，可以形成Cr-O键。这些键可以促进O的p轨道的移动，有利于在Ru纳米团簇内形成Cr-O-Ru桥键，导致Ru的d轨道电子数发生变化，从而提高电催化活性。这种高效Ru基贵金属催化剂的合理设计策略可以扩展到构建其他类似的催化材料，为实用且低成本的制氢做出贡献。
D-Orbital Manipulated Ru Nanoclusters for High-Efficiency Overall Water Splitting at Industrial-Level Current Densities. Adv. Funct. Mater., 2023, DOI: 10.1002/adfm.202307917.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202307917.
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