近日，田新龙教授团队在化工领域Top期刊《Chemical Engineering Journal》（IF=13.273）发表研究论文，论文题目为“Bridge the activity and durability of Ruthenium for hydrogen evolution reaction with the Ru-O-C link”。论文通过利用具有极强键能的Ru-O键实现了高性能和高稳定性Ru基电解水催化剂的可控合成。2019级硕士研究生杨瑛杰为论文第一作者，李静讲师、邓培林讲师和田新龙教授为共同通讯作者。

氢能是替代化石能源实现碳中和的重要选择。截止2020年底，我国氢能消耗量已突破2500万吨，氢燃料电池汽车保有量为7355辆，已建成加氢站128座。《中国氢能产业发展报告2020》预计，到2050年，氢能在交通运输、储能、工业、建筑等领域广泛使用，氢能产业链产值扩大，产业产值将超过10万亿元，我国也将进入氢能社会。2021年3月，氢能被列入国家未来六大产业之一。当前工业制氢的方式主要有化石燃料制氢、焦炉气制氢、甲醇裂解制氢和电解水制氢。其中，电解水制氢产生的“绿氢”是规模化绿色产氢的最优途径，而开发性能优异，低成本的无铂催化剂是推动氢能技术应用的关键环节和有效途径。

团队利用氧化石墨烯(GO)的富氧官能团吸附Ru物种，并通过退火原位生成还原氧化石墨烯负载的Ru纳米粒子析氢催化剂(Ru/rGO-700)。Ru/rGO-700在碱性条件中达到10 mA cm^-2的电流密度下仅仅需要26 mV的超低过电位，同时载体和锚定的Ru纳米粒子之间的Ru-O键引起的强相互作用赋予了催化剂理想的稳定性，在经过50,000圈耐久性测试循环后，催化剂的活性几乎没有衰减。密度泛函理论(DFT)计算表明，阴离子氧的引入导致Ru纳米粒子的缺电子特性，这削弱了Ru-H键并利于水的解离和氢的解吸。此外，综合晶体轨道哈密顿布居（ICOHP）证实电子空穴的引入削弱了Ru原子之间的反键相互作用，从而大大提高了催化剂的稳定性。

该工作得到了海南省研究生创新研究课题（Hyb2020-05），国家自然科学基金（21805104, 22109034, 22109035, 52164028, 62105083），海南省重点研发计划（ZDYF2020207，ZDYF2020037）和海南大学科研启动基金（KYQD(ZR)-20008, 20082, 20083, 20084, 21065, 21124, 21125）资助。

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589472105991X?via%3Dihub