4月15日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)發(fā)布重要科技成果，該校吳宇恩教授課題組研制出一種廉價高效電解水催化劑，他們創(chuàng)新性地提出利用抗氧化能力和抗溶解能力強的鉑基合金為載體，利用表面缺陷工程技術(shù)捕獲和穩(wěn)定單原子的方法成功制備了釕單原子合金催化劑，該釕單原子合金催化劑相對于商業(yè)釕基催化劑的過電位降低大約30%，穩(wěn)定性提高近10倍。該成果被選為本月的《自然·催化》封面文章。 

氫能市場化的關(guān)鍵一環(huán)，是氫氣高效廉價的制取。其中，電解水是最被看好的制備方式之一。然而，電解水過程中必需的高效廉價的氧氣析出催化劑，是當(dāng)前面臨的最困難挑戰(zhàn)之一。氧析出常用的商用催化劑是二氧化銥。銥金屬市價為240-250元/克，工業(yè)上通過二氧化銥電解水制氫成本是33-38元/千克，而轉(zhuǎn)化為相同的能量所需的汽油成本僅為25-29元。這是高能、清潔、廉價氫能源推廣的重大阻礙。 

相比之下，另一個可作為催化關(guān)鍵元素的釕金屬市價為19.5-20.5元/克，地球儲量更豐富，價格更廉價，如果用于工業(yè)，能夠有效降低氫氣制備成本，便于其推廣。但在強酸、強氧化性環(huán)境中，二氧化釕在高的工作電位下極易被氧化為四氧化釕，從而失去催化活性。最主要原因是，二氧化釕中的晶格氧參與了產(chǎn)物氧氣的析出。因此，開發(fā)出一種高活性和高穩(wěn)定的釕單原子催化劑，是解決上述問題最有潛力的途徑。 

釕基催化劑在酸性氧析出中的穩(wěn)定性，是一個公認的世界難題。為實現(xiàn)高效廉價的電解水制氫，吳宇恩教授團隊經(jīng)過多年實驗探索，成功實現(xiàn)將單原子釕嵌入穩(wěn)定合金載體中，從而制備出高效催化劑。論文第一作者么艷彩博士說，相關(guān)實驗證實該釕單原子合金催化劑相比于商業(yè)釕基催化劑在酸性電解水反應(yīng)中具有更好的活性、抗過氧化和抗溶解能力?！袄媒饘?合金載體調(diào)控單原子電子結(jié)構(gòu)的策略可以應(yīng)用于其他反應(yīng)體系中，這或許能為許多類似的科學(xué)問題提供思路?！眳怯疃鹘淌谡f。 

--轉(zhuǎn)載自《安徽日報》