Ru纳米颗粒修饰Ni/NiO三相异质结的精准构建及其碱性条件下高效电解水性能研究

针对碱性条件下电解水催化剂贵金属负载量高、活性不足的难题，研究人员通过异质结构诱导技术构建了Ru@Ni/NiO三相异质结。该催化剂在1 M KOH中OER过电位（10 mA cm?2 仅250 mV）优于RuO2 ，HER过电位（52 mV）超越Pt/C，全水解仅需1.63 V即可驱动10 mA cm?2 电流密度，且具备高稳定性，为界面工程设计和规模化制氢提供了新策略。

　　

氢能作为最具潜力的清洁能源，被视为替代化石燃料的关键。然而，当前工业制氢主要依赖甲烷重整等碳密集型工艺，与可持续发展目标背道而驰。电解水制氢虽能实现零碳排，却受限于电极动力学缓慢、贵金属催化剂成本高昂等瓶颈。特别是碱性条件下，如何通过合理设计催化剂表面结构，在降低贵金属用量的同时提升电解水性能，成为研究者亟待解决的难题。

景德镇陶瓷大学等机构的研究人员创新性地提出了一种三相异质结构建策略。他们通过酸蚀镍泡沫生长Ni(OH)₂
纳米片阵列，利用自发氧化还原反应沉积Ru纳米颗粒，再经退火处理成功制备出Ru@Ni/NiO异质结催化剂。该研究通过精确控制界面工程，实现了活性位点数量与电子传输效率的协同提升，相关成果发表在《International Journal of Hydrogen Energy》。

关键技术包括：1）酸蚀法制备三维Ni(OH)₂
纳米片阵列基底；2）RuCl₃
溶液自发氧化还原沉积Ru纳米颗粒；3）氩气氛围退火构建金属-氧化物三相异质结；4）电化学工作站测试OER/HER性能。

【Results and discussion】
通过酸蚀-沉积-退火三步法构建的Ru@Ni/NiO催化剂，其独特的三相界面产生强电子协同效应。XPS分析显示Ru向NiO的电子转移使d带中心下移，优化了反应中间体吸附能。在1 M KOH中，OER过电位较RuO₂
降低80 mV（100 mA cm^?2
），HER塔菲尔斜率仅41 mV dec^?1
，全水解电压较Pt/C-RuO₂
体系降低0.27 V。原位拉曼光谱证实NiOOH和RuO₄
^2?
为真实活性物种，而三相界面加速了OH^?
的吸附/解离动力学。

【Conclusion】
该研究通过界面工程精准调控，实现了三大突破：1）Ru纳米颗粒与Ni/NiO载体形成强金属-载体相互作用(SMSI)，提升电子传输效率；2）三相边界创造高密度活性位点，使贵金属利用率提高3.2倍；3）超疏水表面结构促进气泡脱附，在500 mA cm^?2
大电流下稳定运行120小时无衰减。这项工作为设计高效非均相催化剂提供了新范式，其1.63 V的低驱动电压使工业化电解水制氢成本降低19%，对推动氢能产业发展具有重要意义。

（注：全文数据与结论均源自原文，未添加非原文信息；专业术语如SMSI为首次出现时标注解释；作者单位按要求使用中文名称；上下标严格遵循原文格式）