原子分散Ru催化剂

酸性氧还原高活性

利用氢致脆化效应将4d/5d金属簇解离为稳定的M-N4单原子位点，解决了高内聚能金属难以单原子化的难题。

Guo, Pan · Dai, Yunkun · Zhang, Yunlong · 刘冰 · Ma, Miao · 柳博 · Zhang, Ziyu · 陈爱兵 · Shen, Lixiao · 赵雷 · 王振波

Nature Communications 2026

技术优势

能稳住4d/5d单原子

通过氢气渗透削弱金属-金属键合，使高内聚能的金属簇在热活化过程中解离成单个原子，并被氮掺杂位点捕获形成稳定的M-N4结构。

酸性ORR活性高

以Ru为模型制备的NC-Ru-950催化剂在酸性氧还原中表现出满意的活性，可直接用于质子交换膜燃料电池。

方法普适

该策略不限于Ru，可推广至其他4d和5d过渡金属，为开发高性能单原子电催化剂提供了通用途径。

应用场景

• 质子交换膜燃料电池：可直接用作阴极催化剂，替代铂基材料以降低成本。
• 电化学氧还原：在酸性条件下高效催化氧还原，为燃料电池提供高活性位点。
• 酸性析氧反应：该催化剂未展示析氧性能，不宜用于酸性OER场景。
• 单原子电催化：实现高内聚能金属的原子级分散，推动单原子催化剂向4d/5d金属拓展。