电化学析氢反应（HER）是一种极具吸引力的大规模制氢技术。钌基材料是一种很有前途的电催化剂，因为它与Pt相比与氢具有相似的结合强度，但成本比铂催化剂低得多。
有鉴于此，中国科学院福建物质结构研究所朱起龙研究员和日本产业技术综合研究所徐强教授等人，精心设计和制造了一种高效的电催化微/纳米反应器，其超细Ru NCs固定在N掺杂纳米多孔碳的有序大孔超结构上（Ru / OMSNNC），可在整个pH范围内实现高效HER。
本文要点
1）通过双溶剂诱导的异质成核方法开发了具有分散的Ru（III）离子的ZIF-8的有序大孔单晶，称为Ru（III）/MSC-ZIF-8，作为MOF前体。热稳定性可避免MOF骨架在高温碳化过程中崩溃，从而改善了N掺杂有序大孔超结构的获取途径。Ru（III）/MSC-ZIF-8热裂解后，Ru/OMSNNC微米/纳米反应器显示出N掺杂纳米多孔碳壁的高度有序的大孔超结构，其中亚2 nm的Ru NCs均匀分布在墙壁。
2）鉴于先进的结构特征，包括有效的质量传输和位点可及性，超细Ru NC的均匀分散和高网络电导率，Ru/OMSNNC微型/纳米反应器在各种pH介质中实现了空前的HER性能，与商业化的Pt/C相比具有更高的质量活性，性能超过41倍。
3）值得注意的是，在碱性溶液中，HER的过电位仅为13 mV@10 mA cm−2,Tafel斜率低至40.41 mV dec−1,25 mV时的周转频率为1.6 H2 s−1，大大优于Pt/C。此外，在实际的整体碱性水分解过程中，制氢速率几乎是Pt/C的两倍。太阳能制氢系统也被证明可以进一步推广应用。
总之，该工作为开发形貌可控、性能优良的先进电催化微/纳米反应器提供了新的途径。
参考文献：
Yu‐Lin Wu et al. Ordered Macroporous Superstructure of Nitrogen‐Doped Nanoporous Carbon Implanted with Ultrafine Ru Nanoclusters for Efficient pH‐Universal Hydrogen Evolution Reaction. Advanced Materials, 2021.
DOI: 10.1002/adma.202006965
https://doi.org/10.1002/adma.202006965
