近日，昆明理工大学材料科学与工程学院王劲松副教授在Applied Catalysis B: Environment and Energy上发表题为“Constructing Electron-deficient Ru and *OH Competitive Adsorption in Asymmetric NiRu-RuO2/NiO Heterostructure for Efficient Alkaline and Seawater Hydrogen Evolution”的研究论文，提出引入电子缓冲和*OH竞争吸附的策略提升Ru基碱性HER稳定性。NiRu-RuO2/NiO 界面内建电场诱导的缺电子态Ruδ+不仅在HER过程中提供更多的空轨道容纳转移的电子，而且可以中和ΔG*H，促进*H的快速吸附/解吸步骤，降低*H覆盖率，维持Ru-Ru键序。同时，具有高氧亲性的NiO作为水解离步骤活性位点，优先吸附*OH，减少*OH在Ru位点上的直接占据，从而抑制Ru的过度氧化与溶解。该催化剂在1 KOH和碱性海水中，过电位分别为9.7和7.2 mV，且在500 mA cm-2下可长期运行500小时，相关工作为设计高效碱性HER电催化剂用于实际水电解提供了新的思路。

提高Ru基碱性析氢反应（HER）电催化剂的水解离动力学和耐久性至关重要，但仍具有挑战性。通过恒电位DFT计算表明，HER过程中负偏压的升高显著增强了*H的吸附和覆盖，削弱了Ru-Ru键的强度和稳定性。同时，钌作为*OH的吸附位点，易被氧化和蚀刻。为了解决这些问题，引入了电子缓冲和*OH竞争吸附，通过加入亲氧NiO物种到NiRu-RuO2中，凭借内置电场诱导形成的缺电子Ru（Ruδ+），充当电子缓冲器，以容纳转移的电子并抑制过度的*H覆盖。同时NiO对*OH进行竞争性吸附，阻止*OH直接与Ru结合，共同维持Ru-Ru键的顺序，抑制HER过程中Ru的溶解。此外，NiRu-RuO2具有合适的电子结构来平衡*H吸附/解吸，而NiO作为水解离促进剂加速碱性HER动力学。

恒电压DFT计算结果表明，随着负电位逐渐升高，Ru的费米能级发生上移，导致反键态电子占据量增加，进而削弱Ru-Ru键的强度。与此同时，费米能级上移会显著增强Ru对*H中间体的吸附能力，引发催化剂表面*H覆盖度过高的问题。过高的*H覆盖度会诱导表面*H向Ru体相扩散，进一步弱化Ru-Ru金属键作用，使Ru空位形成能显著降低，最终导致Ru的溶解及催化剂结构劣化。此外，在水解离过程中，Ru位点同时充当*OH中间体的吸附位点，导致Ru原子失去电子发生氧化，进一步破坏Ru的结构稳定性。基于上述问题，通过引入NiO组分对Ru基催化剂进行改性：由于NiO具有较高的功函数，可促进缺电子态Ruδ+的形成；而Ruδ+拥有更多空轨道可用于电子填充，能够发挥电子缓存作用，同时有效降低对*H中间体的吸附强度，加速*H的脱附过程。另一方面，NiO可优先吸附水解离产生的*OH中间体，避免*OH直接吸附于Ru活性位点，从而减少Ru的氧化损耗，共同提升Ru的结构稳定性。

昆明理工大学材料科学与工程学院为论文唯一单位，王劲松副教授为通讯作者，材料学院硕士研究生李映兰为第一作者。该研究成果得到了国家自然科学基金、云南省优秀青年等项目的资助。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2026.126715

（供稿：材料科学与工程学院）