质子交换膜水电解槽（PEMWEs）的广泛应用受限于商用Pt/C阴极催化剂的固有缺陷：铂资源稀缺、成本高昂、酸性环境下易溶解/团聚，且传统载体与铂的弱相互作用无法同时优化电子结构和稳定性。理想析氢反应（HER）催化剂需满足氢吸附自由能（ΔG_H*≈0 eV）与快速电荷转移动力学，但现有策略（尺寸调控、晶相工程、载体修饰等）的改进效果有限。近年研究表明，金属-载体强相互作用（SMSI）与d带中心调控可协同提升性能——通过下移铂的d带中心优化氢吸附强度（ΔG_H*），同时稳定纳米颗粒。金属有机框架（MOFs）衍生的氮掺杂碳基质因具备原子级分散金属位点、分级孔道和氮配位环境，成为理想载体平台。然而，如何理性设计兼具高活性、高稳定性及超低铂载量的单原子介导Pt催化剂仍是重大挑战。

2、文章概述

本研究提出空间限域耦合d带工程策略，构建钴单原子（CoN₄）锚定的铂纳米催化剂（Pt@Co-SAs/NC）。以ZIF-67衍生碳为基底，通过高温热解和配体交换将超细Pt纳米颗粒（3.8 nm）限域于CoN₄位点邻近区域，实现电子-结构双优化。CoN₄作为电子调制器，通过界面电荷重分布使Pt的d带中心下移0.36 eV，弱化氢吸附强度，加速H₂脱附。共价Pt-Co键与氮配位协同抑制颗粒团聚，酸性条件下130小时运行后活性保持94.2%。该催化剂以0.94 wt%超低铂载量实现10 mA cm^-2下15 mV过电势，质量活性达商用Pt/C的21.8倍。同步辐射（XAS/EXAFS）与理论计算证实原子级Co-Pt电子耦合机制，为设计高效耐用电催化剂提供新范式。

该项目研究获得国家自然科学基金（12305373, 52276220）等项目的资助，感谢上海同步辐射设施（SSRF）BL20U1光束线在XAFS表征方面的帮助，谨此感谢。

Mi Luo, Bingbao Mei, Linyao Huang, Haiyong Wang, Chenguang Wang

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202500640