近日，郑州大学材料科学与工程学院张佳楠教授带领的先进能源催化功能材料课题组与台湾淡江大学董崇礼教授课题组联合在国际顶级期刊《Advanced Functional Materials》(IF=18.808)发表题为 “Boron-tethering and regulative electronic states around iridium species for hydrogen evolution” 的原创性研究论文。张佳楠教授和董崇礼教授为论文共同通讯作者，博士研究生薛冬萍和硕士生程俊淇为论文第一作者，郑州大学材料科学与工程学院为论文第一作者单位和通讯单位。

氢能以其清洁高效的特点，被认为是下一代清洁能源。目前，全球95%以上的氢气来自于工业上对各种碳氢化合物的重整过程，这种方式获取的氢气中不可避免会混合其他杂质，粗氢的提纯大大增加了氢的应用成本。一种有效的途径为电水解制氢，然而，高纯氢的获取方式均伴随着巨大的能耗和成本，目前高纯氢的价格可达13US$kg-1。高效电化学产氢催化剂是实现低成本制氢的关键，在氢析出反应(HER)中具有低过电位和快速动力学的贵金属催化剂被商业化认可，但如何降低贵金属用量，提高单位质量活性，是实现电化学制氢大规模推广的关键技术之一。

研究团队以硼(B)掺杂碳为载体，通过电子供体硼(B)对铱 (Ir) 的“原子束缚工程”以及对Ir活性中心电子结构的调控，获得高活性HER催化剂Ir@NBD-C，且Ir的用量仅占商用催化剂的1/4。Ir@NBD-C电催化 HER的比质量活性、转换频率和电化学表面积分别是商用 Pt/C催化剂的 12、11、和 7 倍，优于大多数报道的 HER 电催化剂。为了证明催化机制，我们同时对所有轻元素(N、P、S)掺杂碳对于Ir原子簇的电子结构进行研究，通过原位光谱学表征和理论计算证明缺电子B-掺杂碳对Ir团簇的电子结构对氢中间体物种(H*)的吸附能与H2析出能被证明是最优结构。本工作为降低贵金属制氢催化剂的成本提供了理论和实验设计思路，这对于为电化学制氢的大规模推广具有积极意义。

该项工作得到了国家自然科学基金、河南省科技创新人才人才支持计划、中原青年拔尖人才等支持。