电解水制氢被认为是最有前途的制氢技术，然而其阴极析氢反应（HER）和阳极析氧反应（OER）的缓慢动力学和高过电位仍然限制了其电解效率。尽管贵金属Pt和Ir基催化剂表现出优异的电催化性能，但其高成本和稀缺性阻碍了其大规模应用。因此开发相对廉价和高活性的水电解电催化剂具有重要意义。

近日，中科院福建物构所朱起龙研究员报道了通过一种简单的方法，制备出以小MOF构筑板为花瓣自组装而成双金属MOF纳米花，铆接有超细Ru纳米团簇的分级多孔纳米结构（HP-Ru/C），并将其作为HER的高性能纳米反应器。

文章要点

1）HP-Ru/C具有良好的结构特性，包括有效的位点可及性和传质能力、较高的网络电导率和均匀分散的微小Ru NCs，在各种pH介质中均表现出优异的HER性能，与商用Pt/C相比，HP-Ru/C具有更高的质量活性。

2）实验结果显示，HP-Ru/C的过电位低至25 mV@10 mA cm^-2，Tafel斜率为29 mV dec^-1，在-0.05 V处，用于碱性HER的周转频率（TOF）高达2.04 H₂ s^-1，大大超过了Pt/C。此外，在氧气气氛中煅烧HP-Ru/C得到的分级HP-RuO₂的OER活性也明显高于商业对照催化剂，在酸性、中性和碱性溶液中，电流密度为10 mA cm^-2时的过电位分别为209、262和242 mV。

3）研究人员进一步开发了以HP-Ru/C为阴极，HP-RuO₂为阳极的实用型全分水电解槽，在碱性和酸性电解质中分别只需1.50和1.51 V就能提供10 mA cm^-2的电流密度，在已报道的水分解电解槽中名列前茅。此外，研究人员还设计了一系列具有不同结构特征的样品并进行了测试，以探索其结构-性能关系。

参考文献

Hong C-Bin, Li X, Wei W-Bo, Wu X-T ao, Zhu Q-Long, Nano-engineering of Ru-based hierarchical porous nanoreactors for highly efficient pH-universal overall water splitting, Applied Catalysis B: Environmental (2021)

DOI：10.1016/j.apcatb.2021.120230

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120230