氢能因具有高能量密度和无碳排放等特性，被认为是化石燃料的可持续替代品。由风能、太阳能等可再生能源驱动电解水制氢，被学界视为具有前景且可持续制备清洁氢燃料的方法。电化学水分解包含阳极析氧反应（OER）与阴极析氢反应（HER）两个核心反应。其中，铂基催化剂在酸性介质中展现出最高的内在活性，但其在质子交换膜电解槽中的广泛应用受到稀缺性和高成本的限制。
近期，中国科学院上海应用物理研究所在常温电解水催化剂研究领域取得进展。研究人员开发了具有优异析氢活性的Ca₂CoRuO₆（CCRO）催化剂，并结合多种原位表征和理论计算，探讨了该催化剂在析氢反应中的反应机理，揭示了其优异活性的根源。
研究发现，Ru-H结合强度与Pt-H结合强度相近，这表明 Ru基材料有望应用于设计高效的HER催化剂。在过去十年间，钌的价格大约为铂价格的30%，显示出其作为替代材料的经济优势。研究人员通过在钙钛矿B位引入Co元素，合成出CCRO催化剂，降低了催化剂中贵金属含量，并显著增强了Co-Ru之间的协同效应，表现出优异的HER性能。
同时，活化后的CCRO催化剂在1 A cm−2的高电流密度下表现出较低的过电位和塔菲尔斜率，且CCRO催化剂在组装的质子交换膜电解槽中，可在 1 A cm−2 的电流密度下保持超1500小时稳定运行。进一步，原位 X 射线吸收光谱、拉曼光谱及 X 射线衍射光谱揭示了CCRO在反应过程中两步原位转变过程，即在HER过程下，原始CCRO在最初几个小时内从Ru5+/Co3+被还原为Ru3+/Co2+。随后，催化剂逐渐发生自组装过程，在CCRO基底上形成钴钌金属纳米结构（Co-Ru/CCRO）。理论计算表明，Co-Ru结构内部的协同效应与氢溢流机制是其具有优异HER活性的根本原因。
这一研究提出了具有优异HER活性的新型高效催化剂，并揭示了其独特的原位重构机制。
相关研究成果发表在《能源与环境科学》（Energy & Environmental Science）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会和中国科学院的支持。
华东理工大学费林加诺贝尔奖科学家联合研究中心副教授赵杰课题组联合清华大学化工系副教授牛志强课题组，通过自主设计的异相铜纳米线催化剂，攻克了强配位脂肪胺易毒化催化剂这一长期存在的技术难题，展现了异相金属......
为了解决电催化甘油氧化（GOR）技术中，催化剂“不务正业”的问题，中国科学院金属研究所（下称金属所）太阳能与氢能材料研究团队，通过添加微量铜离子，给催化剂穿上了一层不断自我修复的“动态铠甲”，抑制催化......
华东理工大学材料科学与工程学院教授侯宇、杨化桂，副教授刘鹏飞团队，开发了一种具有自修复功能的镧掺杂钴锰氧化物（LCM）阳极材料，在工业级电流密度下实现了长达1200小时的稳定运行，为设计下一代高性能、......
记者31日从昆明理工大学获悉，该校冶金与能源工程学院徐瑞东教授团队联合东南大学、瑞士洛桑联邦理工学院、美国西北大学等机构学者合作，研发了一种新型非贵金属电催化材料，为解决碱性条件下电解水制氢效率低、能......
记者31日从昆明理工大学获悉，该校冶金与能源工程学院徐瑞东教授团队联合东南大学、瑞士洛桑联邦理工学院、美国西北大学等机构学者合作，研发了一种新型非贵金属电催化材料，为解决碱性条件下电解水制氢效率低、能......
人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量。人工智能、物联网（loT）和自动化技术的发展，给实验室的运作方式带来一场深刻的变革，即人工智能实......
在化学工业的“交响乐”中，催化剂如同一位无声却至关重要的指挥家，它能精准调控反应路径，加速目标产物的生成，提升效率，更牵动着工艺的绿色与经济命脉。对于中国科学院大连化学物理研究所（以下简称“大连化物所......
近日，中国科学院大连化学物理研究所催化与新材料研究中心研究员、中国科学院院士张涛和研究员王晓东、副研究员黄传德、研究员乔波涛等开发了一种拟酶铜基单原子催化剂（Cu1/CN），实现甲烷高效转化制含氧化合......
华东理工大学，化学与分子工程学院教授戴升团队联合中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员陆之毅团队，深入研究了二甲基咪唑钴（ZIF-67）催化剂在电化学析氧反应（OER）过程中的降解机制与相平衡调控规......
氢能，被誉为未来清洁能源的“明星”，正引领全球能源转型的浪潮。然而，一个巨大的瓶颈阻碍着它的广泛应用：我们手上有大量现成“粗氢”，却难以高效、低成本地提纯和储存。复旦大学未来能源高等研究院包信和院士、......