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由于能源危機(jī)和環(huán)境問題，氫氣作為一種高能量密度、無毒無污染的新型可再生能源，得到了大家的廣泛關(guān)注。電解水制氫純度高、成本低，成為更有潛力的制氫方法，但在電解水過程中存在極大的過電位。因此，人們需要設(shè)計(jì)并合成價(jià)格低廉、高催化活性且穩(wěn)定性好的陰極和陽極催化劑來盡可能降低電解水的過電位。同時(shí)，用同一電催化劑在電解槽中作為陰、陽兩極，更有利于降低催化體系污染，簡化系統(tǒng)，降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。

在過去幾年的研究中，過渡金屬磷化物（TMPs）由于其低廉的價(jià)格和較好的催化性質(zhì)成為一類非常有潛力的電解水催化劑。但是它固有的一些缺點(diǎn)限制了該類催化劑的進(jìn)一步應(yīng)用。例如催化劑表面的活性位點(diǎn)不夠豐富，每個(gè)活性位的活性有限以及有待提高的導(dǎo)電性，這也是很多催化劑共有的缺陷。而釕作為一種d軌道電子豐富的鉑族元素，價(jià)格僅為鉑的4%。因此，該工作將微量的釕摻雜到偏磷酸鎳鐵中用以調(diào)控其表面電子密度，電化學(xué)測試表明該方法極大地提高了該材料的催化性能。DFT計(jì)算表明，偏磷酸鎳鐵表面P為吸附氫的位點(diǎn)，而釕摻雜后，Ru位點(diǎn)具有更小的|?GH*|，不僅降低了原P位的|?GH*|，同時(shí)還極大提高了材料的導(dǎo)電性，從而使該材料具有優(yōu)異的催化性能。這種通過微量釕摻雜調(diào)控電子密度的策略可以為將來設(shè)計(jì)新的高效催化劑提供指導(dǎo)。

該研究成果得到了廣泛關(guān)注，并受邀在微信公眾號“研之成理”上進(jìn)行了詳細(xì)解讀和報(bào)道（鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/x1dz8GGl_cI-RRCpvnmhGw）。

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、重慶市自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2019.118324