亚稳态晶体结构因其在各个领域的应用而备受关注，相比较而言，其向热力学结构的相变很少引起人们的兴趣。在纳米晶体的情况下，这种放热相变可在有限的表面积内释放出高能量，并在短时间内重建表面原子排列。因此，当提供某些元素时，这种高能纳米表面可能会产生新的晶体结构。

有鉴于此，韩国庆北大学Sang-Il Choi，岭南大学Young-Sang Youn，江原大学Hyung-Kyu Lim报道了成功地合成了一种直接在碳载体上生长的Ru_ccp纳米晶（Ru_ccp/C），并对其进行了退火处理，以诱导其向hcp结构的相变（Ru_Δc→h/C）。制备的Ru_hcp/C纳米晶，经退火处理后不会发生相变（Ru_Δhcp/C）。

文章要点

1）原位高分辨透射电子显微镜（HRTEM）和高温X射线衍射（HT-XRD）分析表明，在密排体系中，由于允许原子滑移，Ru_ccp(111)晶面在相变过程中转变为Ru_hcp(002)晶面。HRTEM和高分辨率光电子能谱（HRPES）分析表明，放热相变后，Ru_Δc→h/C表面生成了一个新的RuC_X（X<1）相。

2）在碱性介质中的析氢反应（HER）活性和稳定性测试表明，Ru_Δc→h/C表面的RuC_X相表现出比Ru_ccp/C, Ru_hcp/C, Ru_Δhcp/C和商品化Ru/C催化剂更好的性能。

3）密度泛函理论（DFT）计算证实了实验结果，即RuC_X相具有极高的碱性HER催化活性，其暴露了优化的氢结合自由能（ΔG_H）的双官能位，并增强了水解离能力。

研究结果表明，在Ru纳米表面插入原子碳可以促进新型催化剂材料的发展，使其在碱性介质中具有更出色的催化性能。

参考文献

Jeonghyeon Kim,Crystal Phase Transition Creates a Highly Active and Stable RuC_X Nanosurface for Hydrogen Evolution Reaction in Alkaline Media, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202105248

https://doi.org/10.1002/adma.202105248