哈工大王振波教授团队提出类氢脆辅助热活化策略 实现金属原子级催化剂成功制备

（阚思邈 王振波/文 王振波/图）近日，化工与化学学院王振波教授团队在质子交换膜燃料电池电催化剂研究领域取得重要进展。团队创新性地提出类氢脆辅助热活化策略，成功构筑原子级分散催化剂，研究成果以《类氢脆辅助热活化法合成原子级分散催化剂用于酸性氧还原》（Synthesis of atomically dispersed catalysts via hydrogen embrittlement-like assisted thermal activation for acidic oxygen reduction）为题发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。该成果有望为质子交换膜燃料电池新一代阴极催化剂的设计及应用开辟新路径。

针对4d/5d过渡金属因较高的内聚能而难以形成单分散状态这一科学难题，王振波教授团队创新性地提出类氢脆辅助热活化策略。该策略的核心机制在于：在高温合成过程中，利用氢气渗透弱化4d/5d金属团簇内部的金属-金属相互作用。氢气扩散进入金属团簇内部，促使其坍塌为单个金属原子，随后这些单原子被碳载体中掺杂的氮锚定，最终形成稳定的M-N₄型单原子活性位点。研究团队以钌为模型体系，通过非原位电镜与光谱表征分析，为上述机理提供了确凿证据：在氢气辅助的热处理过程中，氢气渗透可破坏Ru-Ru键作用，促使钌团簇转化为孤立的RuN₄位点。实验结果表明，采用该方法制备的NC-Ru-950催化剂在酸性氧还原反应与质子交换膜燃料电池中表现出优异的催化活性与稳定性。该工作开发了一种高效且普适性的策略，可将4d/5d过渡金属稳定为单原子催化剂，为构筑高性能电催化剂提供了具有前景的思路。

类氢脆辅助热活化策略构筑原子级分散钌（Ru）基催化剂

哈工大为论文第一通讯单位。化工与化学学院博士研究生郭盼为论文第一作者。化工与化学学院王振波教授、赵磊教授、张云龙副教授以及深圳大学博士后沈力晓为论文共同通讯作者。化工与化学学院博士研究生戴昀昆、刘冰、马淼、刘博、张子钰，哈尔滨工程大学博士研究生赵子刚，河北科技大学陈爱兵教授为论文共同作者。

该研究获国家自然科学基金、山东省重点研发计划、黑龙江省自然科学基金等项目资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-71340-z