香港城市大学(城大)研发了两种高效而廉价的新型制氢电催化剂，为能源危机提供可持续的绿色解决方案。

氢是一种清洁和可持续的化石燃料替代品，而生产低成本、高性能的析氢催化剂是能源领域的核心问题。

由城大材料科学家共同领导的研究小组最近开发了一种创新的、超稳定和高效的析氢反应(HER)电催化剂。

电化学氢还原法是一种应用广泛的制氢方法。商用HER电催化剂由昂贵的贵金属制成。单原子催化剂是一种被科学家们深入研究的有前途的HER电催化剂，因为它们具有高活性、最大的原子效率和最小的催化剂使用，因此在催化HER应用方面具有潜力。然而，单原子催化剂的制备通常是复杂的，并且需要大量的精力和时间。

这种新型电催化剂基于二维矿物凝胶纳米片，不含任何贵金属。它可以大规模生产，并有助于在未来实现更低的氢价格。

“与其他常见的单原子底物前驱体，如多孔框架和碳相比，我们发现矿物水凝胶对于电催化剂的大规模生产具有很大的优势，因为原材料易于获得，合成过程简单，环保，反应条件温和。”领导这项研究的城大机械工程系及材料科学与工程系讲座教授吕健教授说。

实验发现，新型催化剂具有优异的电催化活性、长期耐用性和超稳定性。

该研究结果发表在《自然通讯》杂志上，标题为“用于超稳定析氢的二维矿物水凝胶衍生单原子锚定异质结构”。

本文第一作者是MNE的吕福聪博士。本文通讯作者为哈尔滨工业大学陆教授、MSE副教授李洋洋博士和孙立刚博士。

卢教授团队的另一项突破是一种新型析氢催化剂。

陆教授说:“通过一种叫做磁控管共溅射的简单方法，我的研究团队成功地生产出了一种高性能、低成本的铂基电催化剂替代品，为这个问题提供了有效的解决方案。”

这种新型电催化剂基于AlMnRu(铝、锰和钌)薄膜，具有结晶-非晶(非结晶)双相纳米结构。双相材料是必需的，因为每个相都有各自的好处:纳米晶相的局部化学不均匀性、短程有序和严重的晶格畸变是理想的，而非晶相提供了丰富的活性位点和较低的能垒用于析氢反应。

陆教授解释说:“这种铝基合金电催化剂具有独特的键合状态、小的晶格尺寸和晶体/非晶共存，为实现高催化效率提供了结构基础。”“我们使用铝而不是贵金属作为催化剂的主要元素，使用比铂便宜的钌作为贵金属成分。”

这项创新发表在顶级学术期刊《科学进展》上，题为“用于析氢反应的晶体-玻璃纳米结构铝基电催化剂”。

前城市大学博士后刘思达博士(现任山东大学教授)和MSE博士生李宏坤是该论文的共同第一作者。通讯作者为城市大学陆教授、李博士和西安交通大学吴戈教授。吴教授于香港城市大学获得博士学位。其他来自城大的研究人员包括曾在跨国公司从事博士后研究的周彬彬博士(现为深圳先进电子材料创新研究院研究副教授)、来自跨国公司的博士生钟静和李兰喜，以及来自跨国公司的博士生闫阳。

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。