在堿性電解質(zhì)中，開發(fā)用于析氫反應(yīng)和氧化反應(yīng)（HER/HOR）的高效電催化劑，對于實(shí)現(xiàn)可再生氫技術(shù)至關(guān)重要。其中，磷化釕（RuP_x）是替代Pt基電極的有希望的候選者，但是在優(yōu)化中間吸附的電子結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)方面仍然存在巨大挑戰(zhàn)。

基于此，西北工業(yè)大學(xué)黃維院士和艾偉教授等人報道了一種由磷酸化控制的相變策略構(gòu)建的同源RuP@RuP₂核-殼結(jié)構(gòu)，其能夠通過新興的界面功能實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電子耦合以實(shí)現(xiàn)最佳中間體吸附。

在文中，作者首先通過使用三聚氰胺多磷酸鹽（MPP）展示了一種同源核-殼結(jié)構(gòu)，該核-殼結(jié)構(gòu)由富含P的RuP₂殼包圍，而RuP₂殼被很好地分散在功能化碳納米片（RuP@RuP₂/C）上。具有獨(dú)特?zé)嵝袨榈腗PP可以緩慢而持久地釋放活性磷物質(zhì)以控制磷化反應(yīng)，從而形成RuP@RuP₂核-殼結(jié)構(gòu)。

密度泛函理論（DFT）計算發(fā)現(xiàn)，通過出現(xiàn)的界面功能，核-殼結(jié)構(gòu)與從RuP核到RuP₂殼的電子轉(zhuǎn)移呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的相互作用，導(dǎo)致接近熱中性的ΔG_H*用于快速氫吸附/解吸動力學(xué)。

實(shí)驗(yàn)測試發(fā)現(xiàn)，具有促進(jìn)電子傳輸和電荷轉(zhuǎn)移動力學(xué)以及優(yōu)化的ΔG_H*的RuP@RuP₂/C電極對HER（η₁₀=11.6 mV，Tafel斜率=27.5 mV dec^-1）和HOR（j₀=2.65 mA cm^-2, j₂₀=2.36 mA cm^-2），優(yōu)于商用基準(zhǔn)Pt/C，在堿性介質(zhì)下是報道最好的雙功能氫電催化劑。該工作不僅提供了一種高效且低成本的雙功能氫電催化劑，而且還提供了一種新的合成方案，可以合成同源核-殼納米結(jié)構(gòu)以廣泛應(yīng)用。

Unlocking Interfacial Electron Transfer of Ruthenium Phosphides by Homologous Core-Shell Design toward Efficient Hydrogen Evolution and Oxidation. Adv. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adma.202204624.

https://doi.org/10.1002/adma.202204624.