近日，我校高艷芳教授、張欣副教授團隊在國際知名期刊《Applied Catalysis B: Environment and Energy》（中國科學(xué)院一區(qū)TOP，IF：21.1）上發(fā)表了一篇題為“Self-supporting Ru Single-Atom Chain Electrodes for High-Current Hydrogen Evolution Reaction”（DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2025.126029）的研究論文。高艷芳教授、張欣副教授為共同通訊作者，團隊中的2020級博士研究生王志偉和2022級博士研究生趙曉琦為共同第一作者，我校為論文第一通訊單位。

圖1 Ru_x-1T-MoS₂/CC單原子鏈催化劑的設(shè)計及微觀形貌表征

該研究成果依托化工學(xué)院、大規(guī)模儲能技術(shù)教育部工程研究中心、內(nèi)蒙古自治區(qū)儲能技術(shù)工程研究中心完成，并受到內(nèi)蒙古自然科學(xué)基金面上項目（2025LHMS07014和2023ZD19）、內(nèi)蒙古自治區(qū)重點技術(shù)攻關(guān)項目（2020GG0290）和內(nèi)蒙古自治區(qū)草原領(lǐng)軍人才計劃項目資助。

研究中，團隊創(chuàng)新性提出“陽離子置換制備單原子鏈Ru₁-1T-MoS?/CC催化劑”的研究策略，并將其應(yīng)用于電解水制氫研究，為該領(lǐng)域催化材料開發(fā)提供新路徑。從性能表現(xiàn)來看，Ru₁-1T-MoS₂/CC催化劑優(yōu)勢突出：一方面Ru負載量超低，常規(guī)酸性條件下，10mA·cm^-2電流密度對應(yīng)的過電位僅為88mVvs.RHE；常規(guī)堿性條件下，該過電位進一步降至5mV，性能優(yōu)于多數(shù)已報道的Ru-MoS?催化劑。另一方面，在電解非常規(guī)低品位礦井疏干水時，其性能遠超商業(yè)Pt/C催化劑，前者過電位為373mV，周轉(zhuǎn)頻率（TOF）達101.08H₂·s^-1，后者過電位為396mV，TOF 僅為24.33H₂·s^-1。本研究不僅構(gòu)建了有序可控金屬單原子中心催化劑的簡易制備方案，更深入解析了單原子鏈催化劑的形成機理與HER電催化機理，為該領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新與理論研究提供雙重支撐。

圖2 Ru_x-1T-MoS₂/CC單原子鏈催化劑的結(jié)構(gòu)表征

圖3 Ru_x-1T-MoS₂/CC單原子鏈催化劑的電化學(xué)性能測試

圖4 Ru_x-1T-MoS₂/CC單原子鏈催化劑的機理探究

圖5 論文頁面

該團隊長期致力于電催化劑領(lǐng)域研究，此前相關(guān)研究成果已發(fā)表于國際期刊《Chemical Engineering Journal》（中國科學(xué)院一區(qū) TOP，IF:13.3），獲得國際權(quán)威認可。一篇為研究性文章《Hydrogen bond-induced the oxidation states of Fe active centers to enhance the electrochemical performance of oxygen reduction reaction and oxygen evolution reaction in Zn-air batteries》（DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.166333），另一篇為綜述性文章《Alkaline oxygen reduction/evolution reaction electrocatalysis: A critical review focus on orbital structure, non-noble metal catalysts, and descriptors》（DOI:https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.155005）。兩項成果均為課題組系列研究的重要組成，由團隊博士研究生完成，且我校均為唯一通訊單位，充分體現(xiàn)了研究的系統(tǒng)性與團隊較強的科研攻堅能力。

文字、圖片：化工學(xué)院