电解水，特别是利用可再生电力进行电解，被广泛认为是一种极具前景的可持续生产清洁氢气的策略。质子交换膜电解水(PEM-WE)技术因其具有低欧姆损失、低膜气渗透性和快速的动态响应等优点而受到研究人员的广泛关注。然而，PEM-WE的阴极析氢反应(HER)需要承受恶劣的腐蚀条件，催化剂容易溶解和失活。因此，在PEM-WE中已经商业化的电极材料仍然主要是铂基催化剂，但这些材料具有成本高、质量活性低、耐久性差等局限性，阻碍了PEM-WE的广泛应用。

近日，中国海洋大学材料科学与工程学院董博华课题组通过原位硒化策略在超小铂钌纳米合金表面原位构筑了铂钌硒超薄非晶层（厚度≤3 nm）用以增强铂钌催化剂的酸性HER催化活性和稳定性。在该复合结构中，其内部为铂钌合金单晶（c-PtRu），表面为超薄铂钌硒非晶层（a-Pt_xRu_ySe_z），类似于在合金单晶表面“移植”了一层 “非晶皮肤”。作者通过一系列的实验和理论计算研究发现超薄a-Pt_xRu_ySe_z “非晶皮肤层”在电催化酸性析氢反应中发挥了重要作用。首先，超薄非晶层往往具有大量缺陷，有助于暴露出更多的活性位点，赋予了催化剂较高的催化活性。特别是，具有~0.6 nm厚度非晶层的c-PtRu@a-Pt_xRu_ySe_z-1催化剂仅需要7 mV的过电位便可获得−10 mA cm⁻²的电流密度，并且在70 mV过电位下可获得26.7 A mg⁻¹_Pt+Ru的高质量活性，比商用Pt/C催化剂高15.6倍；其次，表面a-Pt_xRu_ySe_z “非晶皮肤层”具有一定的结构柔韧性，减缓了活性物种在酸性电解液中的溶解，提高了催化剂的整体稳定性。在−10 mA cm⁻²电流密度下能够稳定运行1000小时，而在−100 mA cm⁻²电流密度下也可保持至少550小时的稳定性，其稳定性表现优于商业Pt/C和最新报道的贵金属催化剂。

总的来说，将a-Pt_xRu_ySe_z “非晶皮肤层”原位构筑在超小铂钌纳米合金上的结构设计达到了一石三鸟的效果：首先优化了催化剂表面的电化学可及性，其次增加了催化位点的内在活性，减缓了活性物种的溶解/扩散，最终提高了催化剂在酸性环境下的催化活性和稳定性。该工作提供了一种理性的“非晶皮肤层”工程设计，增强了铂基贵金属电催化剂的酸性HER活性和稳定性，从而为PEM-WE的大规模应用提供了新思路。