Pt单原子(SA)催化剂几乎实现了100%的Pt利用率，并通过金属-载体相互作用精确控制活性位点，为大幅减少Pt用量提供了一种有前景的解决方案。金属Ru载体具有抗还原电位和酸性腐蚀的能力，这通过稳定的金属-金属相互作用提供了可靠的锚定点。

然而，过量的电子富集可能会削弱HER活性，因为电子亲和力较弱的Ru会向Pt提供电子。因此，迫切需要通过使用吸电子配体来调节Pt的配位环境和电子结构。在材料制备过程中，Cl配体可以稳定Pt SA，但在酸性HER过程中，由于其对碳的稳定作用较弱，导致了Pt SAs的配位构型重构。

基于上述考虑，Ru作为电子供体，与Cl配体协同作用，能够精细调节Pt SAs的电子结构和配位环境，从而确保其具有高内在活性和耐久性。

近日，中国科学院上海高等研究院杨辉、程庆庆和上海科技大学杨波等使用了表面部分氧化的Ru纳米颗粒(Ru-NPs@RuO_x)作为载体，分别合成了有和没有Cl配位的Pt SA催化剂(Pt₁Cl_0.5/Ru-NPs@RuO_x和Pt₁/Ru-NPs@RuO_x)。研究发现，Pt₁Cl_0.5/Ru-NPs@RuO_x催化剂在酸性HER反应中表现出高活性和耐久性。

原位光谱分析显示，动态形成的Pt-Cl-Pt配位结构保护了Pt SA催化剂免于聚集。动力学和理论分析揭示了一种独特的Volmer-Heyrovsky HER机制，与传统遵循Volmer-Tafel路径的Pt基催化剂不同。

原位XAS和密度泛函理论(DFT)计算表明，Cl氯配位不仅稳定了Ru NPs@RuO_x上的Pt SA催化剂，防止了其聚集，还改变了HER反应路径。这种由Cl介导的稳定机制为设计具有更高活性、超低贵金属SA催化剂提供了关键见解和创新策略，显著提高了催化剂的稳定性。

性能测试结果显示，在极低Pt负载量(约10 μg cm^-2)下，基于Pt₁Cl_0.5/Ru-NPs@RuO_x的PEMWE仅需1.66和1.76 V的电池电压就能分别达到1.0和2.0 A cm^-2的电流密度。更重要的是，这种具有极低Pt负载量的PEMWE，在1.0 A cm^-2下连续运行1000小时过程中，Pt-Cl-Pt配位结构的电催化性能和结构稳定性保持良好，活性衰减率约为17.8 μV h^-1。

总的来说，该项研究提出了一种设计高稳定SA催化剂的新方法，为超低Pt负载HER催化剂的实际应用迈出了重要一步。

Synergistic stabilization of Pt single atoms by Cl and Ru for industrial-scale current density hydrogen production. Angewandte Chemie International Edition 2025. DOI: 10.1002/anie.202506619