西工大新闻网10月10日电（王珂）氢气是一种清洁、高效的能源载体，大力发展氢能是能源转型升级的关键，也是实现“双碳”战略目标的必然选择。在氢能相关的电化学器件中，析氢和氢氧化反应（HER/HOR）是最重要的基元步骤，然而它们的电极动力学迟缓，且严重依赖Pt基贵金属催化剂，导致氢能的推广与应用受限。RuP_x是极具潜力的HER/HOR催化剂，有望代替Pt广泛应用于氢能器件中。由于HER/HOR涉及相同的反应中间体（*H），调控RuP_x的电子结构可以优化其*H吸附行为，从而提升催化活性。目前，RuP_x的高效制备与电子结构调控仍面临巨大挑战，制约了高效HER/HOR双功能催化剂的构建。

RuP@RuP₂同源核壳结构及其HER/HOR示意图

基于以上问题，西北工业大学柔性电子前沿科学中心黄维院士团队艾伟教授课题组通过磷化控制相变策略构筑了RuP@RuP₂同源核壳结构。由于RuP核的电子向RuP₂壳层转移优化了*H吸附自由能，该材料取得了超高的HER/HOR催化活性。研究成果以“Unlocking Interfacial Electron Transfer of Ruthenium Phosphides by Homologous Core-Shell Design toward Efficient Hydrogen Evolution and Oxidation”为题发表在国际顶级期刊Advanced Materials上。

磷化控制相变策略以阻燃剂三聚氰胺多聚磷酸盐（MPP）为磷源，利用其缓慢释放活性磷的特性持续磷化预吸附的Ru³⁺，形成亚稳态RuP₂纳米晶，并随即转变为热稳定性更好的RuP纳米颗粒；新产生的RuP₂纳米晶会迁移到RuP纳米颗粒表面，逐步转化为RuP相。当转化与未转化的RuP₂达到平衡时，即得到同源RuP@RuP₂核壳结构。实验与理论计算表明，核壳结构界面处的强电子耦合优化了H*吸脱附动力学，保证了高效的HER/HOR。该材料在碱性介质中表现出优异的HER（η₁₀ = 11.6 mV, Tafel slope = 27.5 mV dec^-1）和HOR（j₀ = 2.65 mA cm^-2,j₂₀ = 2.36 mA cm^-2）催化活性及稳定性，优于商用Pt/C催化剂，是目前最好的双功能催化剂之一。该工作不仅开发了一种高效且廉价的双功能HER/HOR催化剂，也为同源核壳结构的设计与构筑提供了新思路。

这一工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的支持。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202204624

（审核：王学文）