嵌入式Ir─Ru单原子合金自限制结构实现质子交换膜水电解可持续制氢

来自国际团队的研究人员通过层级原子组装策略开发出Ir1Ru/TiO2纳米催化剂，该催化剂具有嵌入式单原子合金结构和独特缩短的Ru─O配体键，在PEMWE中实现1971.5 A gIr+Ru-1的质量活性，并能稳定运行3200小时，为解决低贵金属负载电催化剂酸稳定性难题提供新方案。

　　

通过创新的层级原子组装策略，研究人员成功制备出嵌入二氧化钛(TiO₂)纳米线的超低含量铱─钌单原子合金催化剂(Ir₁Ru/TiO₂)。这种晶格嵌入式结构通过强界面耦合作用，有效抑制了钌/铱活性位点的溶解和过度氧化，显著提升催化剂的耐腐蚀性能。原子级分散的铱元素诱导形成独特缩短的钌─氧(Ru─O)配体键，构成稳定的自限制结构单元，与传统非晶氧化物层的形成机制形成鲜明对比。该催化剂展现出1971.5安培每克铱钌(A g_Ir+Ru^-1)的初始质量活性，在质子交换膜水电解(PEMWE)装置中能够稳定运行：在10毫安每平方厘米(10 mA cm^-2)条件下持续工作超过3200小时，在额定电流密度2安每平方厘米(2 A cm^-2)条件下稳定运行2000小时，为降低质子交换膜电解槽贵金属用量和提升装置耐久性提供了创新解决方案。