钌（Ru）作为氢氧化反应（HOR）的最佳候选材料之一，在阴离子交换膜燃料电池（AEMFCs）中引起了广泛的关注，但由于其具有很强的氢氧根亲和性，在碱性条件下动力学缓慢。
基于此，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所徐勇研究员团队、厦门大学黄小青团队、常熟理工学院耿洪波教授合作报道了在RuCu上外延Pt的三元中空纳米笼（Pt-RuCu NCs）作为高效的HOR催化剂，并将其应用于AEMFCs。结合X射线光电子能谱（XPS）、X射线吸收能谱（XAS）、原位傅立叶变换红外光谱（FTIR）和密度泛函理论（DFT）计算表明，优化后的Pt8.7-RuCu NCs/C上的电子从Pt转移到Ru，改变了电子性质并调节了H*和OH*的吸附特性，从而显著提高了HOR性能。
测试结果表明，优化后的Pt8.7-RuCu NCs/C的质量活性为5.91 A mgPt+Ru-1，分别是RuCu NCs/C（1.38 A mgPt+Ru-1）、PtRu/C（1.83 A mgPt+Ru-1）和Pt/C（0.37 A mgPt-1）的4.2倍、3.2倍和15.9倍。更重要的是，AEMFC在电流密度为3.35 A cm-2时，比峰值功率密度达到15.9 W mgPt+Ru-1，显著高于大多数PtRu-基燃料电池。本工作提出了一种高效的催化剂用于碱性HOR和AEMFCs，将引起化学、材料和能源等多个领域的研究人员的兴趣。
相关工作以Hollow Pt-Encrusted RuCu Nanocages Optimizing OH Adsorption for Efficient Hydrogen Oxidation Electrocatalysis为题发表在Angewandte Chemie International Edition期刊上。
图1. 合成与形貌表征
图2. 催化性能
图3. XPS、XANES和EXAFS光谱表征
图4. 原位FTIR光谱表征
图5. DFT计算
文章来源：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
