化学学院孙洪明副教授课题组在Applied Catalysis B: Environmental and Energy上发表论文"Breaking the activity-stability trade-off of platinum-based catalysts in anion exchange membrane water electrolysis via robust Pt-O-Ce interfacial bonding"。该工作通过构筑PtCu/CeO₂异质结催化剂，利用强Pt-O-Ce界面键合作用，显著提升了催化剂在工业级大电流密度下的催化活性和长期运行稳定性，为破解电催化领域长期存在的活性-稳定性权衡关系提供了新思路。

碱性介质中析氢反应的动力学受限于缓慢的水分子解离步骤（Volmer步骤）。传统策略是将铂与Ni(OH)₂等过渡金属氢氧化物复合以促进水解离，但这些氢氧化物在析氢工作电位下，尤其在大电流密度下，热力学上易被还原为金属态，导致活性位点失活，稳定性急剧下降。针对这一瓶颈，该工作创新性地选用具有更高热力学稳定性的CeO₂作为水解离促进剂，并与PtCu合金构筑异质界面。采用电沉积结合高温煅烧以及原子置换的方法，在泡沫镍上原位制备了自支撑PtCu/CeO₂复合电极。通过球差校正透射电镜和X射线吸收谱等表征，证实了PtCu合金与CeO₂之间形成了原子级紧密接触的异质界面，并存在Pt-O-Ce强化学键合和界面电子转移。几何相位分析显示界面处存在显著晶格应变，进一步增强了结构稳定性。DFT计算表明该界面键合使Pt和Cu的溶出能垒显著提高，有效抑制了金属溶出与氧化。进一步地，该工作将PtCu/CeO₂电极作为阴离子交换膜水电解槽的阴极，与NiFe-LDH阳极组装成AEMWE器件。该器件仅需1.71 V即可达到1 A cm⁻²的工业级电流密度，制氢能耗低至3.71 kWh Nm⁻³，电-氢转换效率达89%。更重要的是，该器件可在1 A cm⁻²大电流密度下连续稳定运行超过2500小时，降解速率仅为19.7 μV h⁻¹，在100次启停循环后电压保持率仍达98.2%，显示出良好的实际电解水制氢应用潜力。该工作从界面化学角度提出了利用热力学稳定的镧系氧化物作为双功能助剂的新思路，同时解决了铂基合金催化剂活性不足和稳定性差的难题，为碱性电催化析氢及其他涉及水分子解离过程的反应体系提供了重要参考。

天津师范大学为第一单位，南开大学、云南师范大学为联合通讯单位。化学学院武丝雨硕士为论文第一作者，孙洪明副教授、李程鹏教授、云南师范大学张乐博士和南开大学严振华研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划（2022YFA1504000）、国家自然科学基金（22479113、52101268）、天津市自然科学基金项目（24JCQNJC00510，23JCZDJC00890）以及天津市自然科学基金专项项目（24JCZXJC00210）的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2026.127187