氢能因其清洁、高效的特点，被视为未来的理想能源。电解水制氢是获取绿色氢气的重要方法。然而，目前最高效的电解水催化剂依赖昂贵的铂金属，成本高昂，限制了其大规模应用。因此，开发高性能、低成本的铂替代催化剂，成为氢能领域亟待解决的关键挑战。

为了解决这一科学问题，化学225班本科学生肖如同学自大一暑假进入化学与分子工程学院王磊、肖振宇老师课题组进行科研攻关，开发了一种高效的两步制备策略（图1）。首先，利用聚多巴胺的螯合特性，在室温下实现钴和钌金属离子的高效捕获与均匀分散。然后，通过高温加热，聚多巴胺转化为多孔的碳氮网络，同时将金属离子还原并固定为细小的钴钌合金颗粒。这种方法能有效防止合金颗粒在反应过程中聚集或脱落。

图1. 基于碳布制备自由支撑氮掺杂多孔碳负载CoRu合金材料（Co10Ru@CN/CC）的合成工艺流程图。

实验结果表明，用这种方法制备出的电极在酸性、碱性和中性溶液中都能高效地产生氢气（图2和图3）。例如，在酸性溶液中，达到200 mA cm-2的电流密度仅需175 mV的过电位。该电极也表现出良好的稳定性，在酸性溶液中连续工作100小时后，活性衰减几乎可以忽略不计。性能提升的核心源于多组分协同作用：钴位点擅长吸附氢中间体（H*），钌位点具备优异的氢脱附能力，二者形成的合金结构构建了高效 氢溢流”机制，加速了H*从钴位点向钌位点的迁移与转化；而氮掺杂碳骨架不仅通过配位作用稳定了合金颗粒，还显著促进了界面电荷传输，进一步优化了反应动力学。

图2. Co2Ru@CN/CC、Co10Ru@CN/CC、Co20Ru@CN/CC、Co@CN/CC、Ru@CN/CC及Co10Ru/CC的HER性能。(a)LSV曲线，(b)塔菲尔斜率，(c)Cdl曲线，(d)奈奎斯特图，(e) η10 、 η200 、Cdl、塔菲尔、EIS五元对比图。(f)Co10Ru@CN/CC的稳定性图。

图3. (a)、(d) HER的LSV，(b)、(e) Tafel斜率图，(c)、(f) Co10Ru@CN/CC、Co@CN/CC、Ru@CN/CC、Co10Ru/CC和Pt/C在1 M氢氧化钾和1 M PBS电解质中的Tafel与 η100 对比图。

该研究成果近期以题为《Nitrogen-doped carbon-supported CoRu nanoalloys for enhanced pH-universal hydrogen evolution》（氮掺杂碳负载钴钌纳米合金用于增强全pH析氢反应）发表在材料化学领域期刊Journal of Solid State Chemistry上（J. Solid State Chem., 2025, DOI: 10.1016/j.jssc.2025.125800）,论文共同第一作者为化学与分子工程学院本科化学225班的肖如和本院研236班的研究生闵晓璇。该研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金等多个项目的资助。

近年来，化学院在本科生培养中实行学业导师制，有效激发了学生的科研兴趣与创新潜力。本科生深度参与前沿科研工作并取得高水平成果，已成为学院人才培养的特色之一。

作者简介：肖如，化学院化学225班本科学生，大一下学期进入生态化工国家重点实验室，熟练掌握纳米材料合成、电化学测试及多种数据分析软件。作为核心成员参与国家级大创项目，获国家级、省级荣誉。已发表SCI一区论文两篇（排名均前三），三区一篇（共一），并参与申请发明专利一项。(通讯员:肖振宇、肖如)。所获得成果如下所示：

1. B.Zhang, R. Xiao, L.Y. Liu, X.B. Liu, Y. Deng, Q.L. Lv, Z.X. Wu, Y.M. Du, Y.Y. Li, Z.Y. Xiao, L. Wang, Electrochemistry assisted chlorine corrosion strategy: the minute-level fabrication of lattice Cl-functioned high spinpolarized Ni/Fe-LDH array for enhanced anti-Cl- OER performance. Chinese J. Catal., 2025, 40, 388-398.（SCI一区，IF = 15.7）

2. B. Zhang, Q.Q. Zhang, R. Xiao, X.X. Min, H.Q. Jia， K. Liu, Y. Deng. Z.Y. Xiao, L. Wang, Strain-modulated CoRu alloy supported on nitrogen-doped carbon nanospheres for defect-driven industrial chlorine evolution electrocatalysis. (Inorg. Chem. Front, SCI一区，IF=6.4，Accepted )

3. 专利名称：一种用于海水电分解的磷化铁封端氮掺杂碳纳米管交织网络的合成方法，专利号：2023104524880。团队成员：肖振宇，张含，肖如，张波，吴则星，王磊。排名第3。（一审：肖振宇；二审：王森；三审：胡志强）