在眾多的氫氣生產技術中，水分解是最有前途的制氫方法之一，并且水電解在酸性、堿性和中性電解質中得到了廣泛的研究。由于附加的水解離步驟(Volmer步驟)，在堿性和中性介質中陰極析氫反應(HER)的動力學比酸性介質中緩慢。同時，迄今為止，鉑基材料仍然是最有效的析氫催化劑。然而，其高成本和低耐久性極大地阻礙了它們的大規模應用。因此，開發低成本、高效率的堿性和中性HER電催化劑顯得非常重要。

基于此，安徽大學遇鑫遙和羅其全等以Ni(OH)₂為例，提出了一種低溫和短時間的H₂/Ar等離子體激活與釕單原子(Ru SA)摻雜相結合的策略，以提高Ni(OH)₂的HER活性。

結果表明，在等離子體激活過程中，引入了有趣的“一石五鳥”效應，產生了鎳納米顆粒(Ni NPs)錨定的β-Ni(OH)₂納米片陣列(β-Ni(OH)₂/Ni NSA)異質結構：1.材料發生了相變，從具有α-Ni(OH)₂和β-Ni(OH)₂混合相的Ni(OH)₂納米片陣列(表示為m-Ni(OH)₂ NSA)轉變為β-Ni(OH)₂ NSA；2.剝離成超薄納米薄片以暴露更多的活性位點；3.部分還原成鎳納米粒子以改善電導率；4.產生氧空位(O_V)以提高活性；5.帶來鎳空位(Niv)以為Ru SA提供錨定位點。

因此，Ru SAs沉積后(≈1.17 wt.%)，β-Ni(OH)₂/Ni-Ru SAs在堿性溶液中，在10 mA cm^?2電流密度下的HER過電位僅為16 mV，Tafel斜率低至21 mV dec^?1。此外，β-Ni(OH)₂/Ni-Ru SAs在堿性海水和中性溶液中也表現出優異的HER性能。

結構表征和密度泛函理論(DFT)計算表明，等離子體活化和Ru SAs都能極大地促進水的吸附和解離，Ru SA能有效地錨定和解離水分子，確保快速產生質子，降低產生的中間隙態的反鍵態密度，提高H的吸附強度，從而提高HER性能。總而言之，本工作為原子尺度下高效層狀金屬氫氧化物基HER催化劑的設計和制備提供了新的策略。

“One Stone Five Birds”Plasma Activation Strategy Synergistic with Ru Single Atoms Doping Boosting the Hydrogen Evolution Performance of Metal Hydroxide. Advanced Functional Materials, 2023. DOI: 10.1002/adfm.202301343