據外媒報道，香港科技大學（HKUST）和廈門大學（Xiamen University）的研究人員揭示，對表面釕原子如何改善鉑的析氫和氧化活性的新認識。這一發(fā)現打開了新的途徑，有助于合理設計更加先進的催化劑，以用于電解槽和燃料電池應用。
氫是不含碳的清潔能源載體，在推進可持續(xù)社會發(fā)展方面，有望扮演重要角色。可以使用可再生能源，通過電解槽中的析氫反應（HER），用水來制氫；并在燃料電池中通過氫氧化反應（HOR）消耗氫來發(fā)電。
不幸的是，在堿性介質中，即使使用最活躍的鉑催化劑，這兩種反應的動力學表現仍然很緩慢。緩慢的反應速率，使這兩種電化學裝置的效率受到影響，并阻礙其大規(guī)模應用。已知可以通過表面改性或與釕形成合金，來提升HER/HOR的鉑反應速率。然而，數十年來，這種做法受到爭議，部分原因在于對催化劑表面的氫原子行為缺乏直接觀察。
為了揭示鉑－釕雙金屬催化劑提升HER/HOR反應速率的謎底，由HKUST化學與生物工程系及能源研究所的Minhua Shao教授領導的研究團隊，通過強大的表面增強紅外吸收光譜（SEIRAS），直接監(jiān)控不同表面上重要的反應中間體氫原子的粘結強度。通過綜合的電化學、光譜學和理論研究，研究人員證實，與次表面鉑相互作用的表面釕原子，比鉑的活性高一個數量級，即釕原子是該系統中的主要活性位點，而不是鉑原子。
研究人員表示：“以前的工作主要使用傳統電化學和表征技術，不能直接監(jiān)測氫反應中間體的吸附行為。在這項研究中，我們使用了強大的表面增強紅外吸收光譜，這是極少數可以直接看到表面氫原子的技術之一。同時，為我們提供了關于釕如何提高活性的更直接的信息。這項工作排除了最普遍的理論，即鉑和釕之間界面的雙功能效應是活性增加的原因，并為未來設計更加領先的HER/HOR催化劑打開新的方向。不論在水電解槽或氫燃料電池中，都將有助于減少使用貴金屬。”
目前，基于這些發(fā)現，研究人員正在開發(fā)實用的高性能雙金屬鉑-釕電催化劑。
