深大何传新课题组，最新Nature子刊！

水电解可以在酸性或碱性介质中进行，质子交换膜(PEM)在酸性水电解已显示出优异的性能，但其广泛应用仍然受到PEM高成本和酸性介质中阳极析氧反应(OER)动力学缓慢的阻碍。当电解在碱性介质中进行时，上述问题可以得到缓解。然而，在碱性介质的阴极析氢反应(HER)的动力学缓慢，即使在基准Pt/C上，碱性介质中的HER动力学也比酸性中低2个数量级。因此，非常需要开发稳健的电催化剂来增强碱性HER以实现高效的碱性水电解。

今日，深圳大学何传新课题组合成了一系列从单原子、亚纳米簇到更大纳米粒子的Ru纳米晶体，以研究碱性介质中析氢活性与催化剂尺寸之间的关系。

基于实验和理论结果，研究人员发现Ru纳米晶体的直径直接决定了d带中心的能级，具有上移d中心的Ru团簇比Ru SAs和更大的Ru NPs具有更强的水解离能力，可以实现更高的HER的活性。此外，具有高比表面积的Ru簇提供了高度暴露的活性位点，从而显著提高了Ru的金属利用效率。

因此，Ru簇催化剂在100 mV的过电位下表现出43.3 s^-1的超高TOF，超过了其他已报道的电催化剂。

更重要的是，当质量负载增加到1 mg cm^-2时，Ru簇还可以在196 mV的过电位下产生1000 mA cm^-2的大电流密度，并且在该电流密度下连续进行100小时的析氢反应没有观察到明显的电流密度衰减，这表明Ru簇有望用于实际HER。总的来说，Ru簇的优异电催化性能和独特的物理化学特性有助于通过在亚纳米尺度上调整金属尺寸来开发稳健的电催化剂。

Subnanometric Ru Clusters with Upshifted D Band Center Improve Performance for Alkaline Hydrogen Evolution Reaction. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-31660-2