《Science Bulletin》刊发英国上市公司365最新科研进展

近日，英国上市公司365胡涵教授与青岛科技大学/石大山能新能源学院吴明铂教授、丹麦技术大学Mirabbos Hojamberdiev博士、利物浦约翰摩尔大学Alistair J. Fielding博士、上海光源李丽娜研究员等合作，在综合性国际顶级期刊《Science Bulletin》上发表了题为“Synergy-Optimized Spin Support for Reinforced Intermediate Supply in Ultrafast Water Splitting”的研究论文。该期刊由中国科学院和国家自然科学基金委员会共同主办，影响因子为21.1，在中科院分区中位列综合类一区TOP期刊。

电解水制氢是实现碳中和的关键技术，其核心为析氧反应（OER）和析氢反应（HER）。这两种反应均依赖羟基中间体（OH*）的吸附行为，该行为直接影响电催化剂的活性与稳定性，进而决定水分解效率。在以（氢）氧化物为载体的钌单原子催化剂中，精准调控载体自旋态对优化OH*吸附、提升水分解效率至关重要。然而，在低钌负载条件下，传统调控策略难以有效调节载体自旋态，限制了水分解反应的整体性能。为突破这一瓶颈，研究团队提出了一种创新性的解决方案。通过强原子和电子协同作用，设计并合成了一种新型的单原子钌掺杂Co₃O₄催化剂（a-Ru-Co₃O₄）。该催化剂富含高自旋Co³⁺物种，这些高自旋Co³⁺不仅作为强OH吸附位点，显著促进了水分子的解离，还增强了向钌位点供应H中间体的能力，从而加速了HER反应的Volmer–Tafel路径。此外，高自旋Co³⁺还有助于形成和稳定O*–Ru–O–Co–OH*中间体，为OER反应提供了一种动力学更为有利的氧化路径机制。因此，a-Ru-Co₃O₄表现出优异的双功能催化活性，其质量和成本归一化性能分别比商业Ru/C高出约30倍。当集成到阴离子交换膜电解槽中时，a-Ru-Co₃O₄在2.0 V槽电压下实现了1.46 A cm⁻²的工业级电流密度，并展现出卓越的耐久性。

  本研究得到国家自然科学基金重点项目、山东省“泰山学者”特聘专家人才项目、山东省自然科学基金联合基金等项目的资助，并依托上海同步辐射光源（SSRF）等平台完成了关键表征工作。青岛科技大学与中国石油大学（华东）的紧密合作，充分发挥了双方在催化材料和反应工程领域的优势，为成果的取得奠定了坚实基础。