提高碱性HER的催化反应性能对于开发工业级的安培电流密度运行的先进阴离子交换膜水电解槽（AEMWE）至关重要。有鉴于此，天津大学尹燕副教授、张俊峰博士等通过DFT理论计算研究各种3d过渡金属掺杂M-RuO₂（其中，金属M包括Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn），发现Ni-RuO₂是最好的材料。

本文要点：

（1）

掺杂Ni原子能够促进RuO₂发生部分还原，导致在电化学反应过程中形成具有显著内建电场（BIEF）的Ni-Ru/RuO₂界面。由此产生的界面内建电场BIEF增强界面电子转移，这对于降低HER反应的能垒、加快HER反应的动力学至关重要。

（2）

Ni-RuO₂催化剂在1 A cm^-2电流密度取得了134 mV的过电位和20.85 mV dec^-1的低Tafel斜率，Ru的用量仅为0.03 mg cm^-2。高效率BIEF对于催化剂的优异性能起到了关键性的作用，构筑的基于Ni-RuO₂的AEMWE仅需1.71 V即可达到1 A cm^-2下稳定运行1000 h。

参考文献

Tao Liu, Lianqin Wang, Bin Chen, Haotian Liu, Sipu Wang, Yingjie Feng, Junfeng Zhang, Yan Yin, Guiver Michael, Modulating Built-In Electric Field Strength in Ru/RuO₂ Interfaces through Ni Doping to Enhance Hydrogen Conversion at Ampere-level Current, Angew. Chem. Int. Ed. 2025

DOI: 10.1002/anie.202421869

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202421869