钌（Ru）纳米颗粒表面电荷重分布，对电催化析氢反应（HER）活性有显著影响。基于此，中国科学技术大学吴宇恩教授和深圳大学余振强副教授（共同通讯作者）等人报道了通过一步热解法成功制备了双原子调谐RuBi SAA/Bi@OG纳米结，其以Bi-O单点掺杂石墨烯支撑RuBi单原子合金纳米颗粒。测试发现，RuBi SAA/Bi@OG表现出优异的碱性HER活性。在过电位为150 mV时，其质量活度可达65000 mA mg-1，是商用Pt/C的72.2倍。
通过DFT计算，作者研究了RuBi SAA/Bi@OG在碱性介质中增强的HER性能。通过Bader电荷分析发现，约2.19个电子从Ru13转移到O掺杂石墨烯载体上，但在石墨烯载体上引入Bi-O单位后，约1.28个电子从Ru13转移到周围的石墨烯载体上。进一步用Bi单原子取代Ru13团簇中的一个Ru原子，转移电子进一步减少到0.95。因此，Ru纳米颗粒在Ru13/O6G、Ru13/Bi1@O6G和Ru12Bi1/Bi1@O6G纳米结中的电荷分布明显不同。通过DFT计算，确了认Ru为活性区。随着Bi单原子依次引入到O掺杂石墨烯载体和Ru13纳米团簇中，Ru13/O6G、Ru13/Bi1@O6G和Ru12Bi1/Bi1@O6G中Ru团簇的平均∆GH*（-0.69 eV）显著下降至-0.37 eV，其中Ru12Bi1/Bi1@O6G相对于Ru13/O6G和Ru13/Bi1@O6G具有最优的平均∆GH*（-0.37 eV）。从理论上讲，Ru12Bi1/Bi1@O6G纳米结在所有模型中因其最佳的∆GH*而具有最高效的HER过程，HER过程的优先级顺序为Ru12Bi1/Bi1@O6G > Ru13/Bi1@O6G > Ru13/O6G。计算结果表明，合金Bi单原子和相邻Bi-O单位结构具有协同能力，通过调节石墨烯负载的Ru13纳米团簇的电荷再分配，提高RuBi SAA/Bi@OG在碱性介质中的HER性能。A Double Atomic-Tuned RuBi SAA/Bi@OG Nanostructure with Optimum Charge Redistribution for Efficient Hydrogen Evolution. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202300879.https://doi.org/10.1002/anie.202300879.
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