氢是一种环保的可再生能源，被认为是化石燃料的最佳候选者。 析氢反应（HER）和氢氧化物反应（HOR）是产氢的两种重要手段。 迄今为止，铂（Pt）表现出较高的HER和HOR特性，但其稀缺性和高成本极大地限制了其广泛应用。 相比之下，钌（RU）是HER和HOR中PT基催化剂最有前途的替代品之一，因为它的电子结构与PT相似，并且比PT便宜。 然而，HOR和HER反应在碱性介质中的动力学远慢于酸性介质，严重限制了RU基催化剂的大规模工业应用。 同时，对RU活性中心在氢催化反应中纳米级多相载体的作用仍缺乏深入认识，这限制了RU基催化剂在HER HOR中的进一步应用。
最近Mu Shichun，武汉理工大学清华大学王定生跟南京晓庄大学刘素丽采用多步水热法制备了稳定在缺陷FeOX上的RU团簇（RU RuxFe3-XO4），催化剂中存在大量非均相界面和不配位的金属位点。 由于存在多个活化层和大量的Fe（Ru）-O或Ru-C界面，少量的Ru原子分散在原子水平上，打破了Fe3-XO4晶格的对称性，影响了非均相界面处的电荷分布，增强了Ru团簇与Fe（Ru）Ox纳米颗粒之间的电子转移。 这种独特的异构界面结构具有特殊的对称失配特性，可以有效调节RU的离散性。 此外，RU团簇与RUxFe3-XO4之间的大晶格失配导致界面处形成丰富而复杂的缺陷位点和扭曲结构，为催化提供了额外的活性位点。 此外，RUxFe3-XO4不仅可以作为稳定的载体来维持RU的高色散，防止RUs团聚，还可以通过它们之间的相互作用来调节电子结构。
因此，所制备的RuxFe3-XO4催化剂在碱性介质中表现出优异的HER Hor双功能活性和耐久性，优于市售PT C催化剂。 具体来说，ru ruxfe3-xo4 在 176 和 582 mV 的低 HER 过电位可分别产生 10 和 100 mA cm-2 的电流密度，HOR 的动电流密度可达商用 PT C 的两倍。 同时，理论计算表明，RU原子向Fe3-XO4界面的分散导致RU RuXFE3-XO4异质结处的电子重排，导致H和OH在表面活性位点的吸附能得到有效调节，降低了H2O形成的关键反应能垒，有效促进了HER和HOR。 综上所述，本工作为通过破坏原子尺寸对称性来提高催化剂的电催化性能提供了一种有效的途径。
constructing symmetry-mismatched ruxfe3–xo4 heterointerface-supported ru clusters for efficient hydrogen evolution and oxidation reactions. nano letters, 2024. doi: 10.1021/acs.nanolett.3c04690