氫能是一種高能、潔凈的可再生能源，通過電化學(xué)水解手段低成本、高效率地制備氫氣，是當(dāng)前國際科研的熱點(diǎn)與難點(diǎn)之一。近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)吳宇恩教授課題組運(yùn)用創(chuàng)新工藝，研制出一種廉價(jià)、高效的新型釕單原子合金催化劑，向推進(jìn)“電解水制氫”的工業(yè)化應(yīng)用邁出重要一步。日前，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·催化》以封面文章的形式發(fā)表了該研究成果。

氫能被認(rèn)為是一種“終極能源”，電解水是最被看好的制備方式之一。電解水的過程中需要氧析出催化劑，目前氧析出常用的商用催化劑是二氧化銥，其高昂的價(jià)格成為限制氫能源推廣應(yīng)用的障礙。

相比之下，另一種金屬釕也可以作為催化的關(guān)鍵元素，它在地球上的儲(chǔ)量豐富，市場價(jià)格遠(yuǎn)比銥金屬低廉。但二氧化釕在高電位下極易被氧化為四氧化釕，從而失去催化活性，釕基催化劑在酸性氧析出中的穩(wěn)定性是一個(gè)公認(rèn)的國際科研難題。

中科大吳宇恩教授團(tuán)隊(duì)從2014年開始致力于這方面研究，經(jīng)過多年實(shí)驗(yàn)探索，他們于近期創(chuàng)新性地提出以抗氧化能力和抗溶解能力強(qiáng)的鉑基合金為載體，利用表面缺陷工程技術(shù)捕獲和穩(wěn)定單原子的方法，成功制備出釕單原子合金催化劑。相比市場上的商業(yè)釕基催化劑，這種新型催化劑的過電位降低了大約30%，穩(wěn)定性提高了近10倍。

“實(shí)驗(yàn)證實(shí)，釕單原子合金催化劑在酸性電解水反應(yīng)中具有更好的活性、抗過氧化和抗溶解能力。”吳宇恩說，通過這種研究策略制備出高效催化劑，也可以為許多類似的科學(xué)問題提供思路。