近日，东南大学物理学院王金兰教授课题组在材料类顶级刊物Nano Letters (影响因子12.71)上发表题为“纳米片负载的单原子双功能电解水催化剂”（Nanosheet Supported Single-Metal Atom Bifunctional Catalyst for Overall Water Splitting）的论文。论文首次提出电解水制氢的“单原子、双功能”催化剂的概念，设计了β12型硼单层负载单原子Ni (Ni1/β12-BM)的双功能催化剂用于水的全分解，为电解水制氢催化剂的研究提供了一个全新的思路。
氢气是下一代清洁能源的最佳候选之一，而电解水制氢是目前最有效的制氢方法。高效、低廉、稳定的电催化剂用以降低过电势、提高反应速率是电解水制氢商业化应用的前提，因此备受关注。电解水制氢的双功能催化剂（能同时高效催化析氢反应和析氧反应）与两个单功能催化剂(（分别催化析氢反应和析氧反应）相比，具有更高的催化性能以及更低的制备成本。而单原子催化剂相对于传统催化剂来说，无论是催化活性还是选择性都有着极大的提高。具有双功能的单原子催化剂将会集两种催化剂的优势于一身，因而具有十分重要的经济效益和科学价值。
基于β12型硼单层独特的几何结构，结合多种理论手段，王金兰教授团队设计了首个“单原子、双功能”催化剂，Ni1/β12-BM，用于水的全分解。该催化剂催化析氢反应和析氧反应的理论过电势分别为0.06 V和0.40 V，并且具有非常高的稳定性。此外，他们还设计了一条以NiCl2为前驱体、合成Ni1/β12-BM催化剂的途径。该工作的第一作者是东南大学物理学院15级博士生凌崇益，王金兰教授和内布拉斯加大学林肯分校曾晓成教授为通讯作者。
以上工作受到国家杰出青年基金、国家重点研发计划、江苏省“333高层次人才培养工程”等项目资助。（物理学院）
论文链接为：http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.7b02518
