《Adv. Funct. Mater.》：铂单原子基聚合物催化剂助力高效稳定电解水制氢

Rational Design of Polymeric Electrocatalysts with Atomically Dispersed Platinum for Efficient and Durable Hydrogen Evolution

Shouhan Zhang, Yunxia Liu, Ziwei Ma, Li Hu, Shuting Zhan, Haiping Lin, Longsheng Zhang,* Tianxi Liu,* Yi Xie*

Adv. Funct. Mater., 2026, DOI: 10.1002/adfm.75579

电解水制氢是实现可持续氢能经济的重要途径之一。在目前已发展的多种析氢催化剂中，铂基催化剂在酸性条件下表现出优异的析氢性能，但其大规模应用受限于铂金属的稀缺性。铂单原子催化剂因具有金属原子利用率高、金属位点配位不饱和等特点，被视为一种潜在的低成本、高性能酸性析氢催化剂。然而，该类催化剂目前仍面临高氧化态铂单原子上氢中间体（*H）浓度低以及其吸附弱的关键问题。因此，设计并开发兼具高活性和高稳定性的铂单原子基析氢催化剂具有重要的研究意义但仍充满挑战。

针对上述问题，我们提出了一种阳离子-π相互作用工程策略，将铂单原子锚定在氮杂环共轭聚合物上，并通过共轭聚合物合理设计产生适度的阳离子-π相互作用，使铂单原子稳定在低氧化态，同时提升铂5d轨道中心，从而增强其对*H的吸附。此外，得益于氮杂环共轭聚合物上吡啶氮原子促进水解离，该设计能够创造铂单原子附近*H覆盖率高的局部化学环境，从而提供充足的*H供应。所制备的催化剂在10 mA cm⁻²时过电位低至14 mV，并且可在100 mA cm⁻²电流密度下连续运行1500小时。这种阳离子-π相互作用工程策略为聚合物电催化剂的电催化性能优化提供了一种有前景的方法。

本论文第一作者为江南大学博士研究生张守罕，通讯作者为中国科学技术大学谢毅院士、江南大学刘天西教授和张龙生副教授。

论文连接：https://doi.org/10.1002/adfm.75579