9月23日，何传新教授团队在国际权威学术期刊Angewandte Chemie International Edition上发表了题为“Constructing Unsaturated Ru Atom Arrays Confines in Mn Oxides to Boost Neutral Water Reduction”的研究论文。该研究设计合成了一种锰氧化物（Li₄Mn₅O₁₂）限域的有序低配位Ru单原子阵列，不仅促进了水的解离，而且有效加快H*-H*的直接重组，实现了中性介质中比商业Pt/C高6倍的HER性能。深圳大学化环学院何传新教授为论文唯一通讯作者，团队胡琪副教授为该论文的第一作者。

由可再生电力驱动的水电解作为生产无碳氢气的途径提供了巨大的潜力，并有助于解决可再生能源存储的挑战。然而，在中性电解质环境中，阴极析氢反应（HER）的动力学较缓慢，通常需要较高的过电位才能实现理想的电流密度（100 mA cm^-2），这极大地限制了中性水电解技术的实际应用。因此，为了减少中性HER过电位并降低水电解的总能耗，开发高效的中性HER电催化剂是非常必要的。基于此，我们采用了一种简单的阳离子交换法，通过用Ru原子替换Mn基氧化物表面的Mn，从而在一维（1D）的晶格矩阵中合成了Ru原子阵列（Ru AAs-MnO₂和Ru AAs-Li₄Mn₅O₁₂）。由于Li₄Mn₅O₁₂的Mn-O配位数低于MnO₂，因此Ru AAs-Li₄Mn₅O₁₂的Mn-O配位数也更低，展现了比Ru AAs-MnO₂更强的氧亲和力和优越的水解离能力。此外，Ru单原子阵列结构促使两个水分子能在两个相邻的Ru原子上同时激活，进而通过Tafel步骤直接实现H*-H*的重组，相比之下，孤立的Ru原子则通过缓慢的Heyrovsky步骤逐一激活水分子以实现H*的重组。值得注意的是，Ru AAs- Li₄Mn₅O₁₂在1 M PBS中仅需100 mV过电位即达到了1.2 A mg_Ru^-1的超高质量活性，显著优于Ru AAs-MnO₂ （0.1 A mg_Ru^-1）、高配位Ru原子（0.1 A mg_Ru^-1）以及商业Pt/C（0.2 A mg_Pt^-1）。本研究通过构建具有可控配位环境的有序金属原子组装体，为提高电催化剂活性开辟了新的途径。

6月28日，何传新教授团队在国际权威学术期刊CCS Chemistry上发表了题为“Diffusion Retardation Induced by Steric Confinement to Accelerate CO₂ Electroreduction towards Multicarbon Products”的研究论文。该研究巧妙地利用了碳纤维中丰富的纳米腔结构，有效地延缓了关键中间体的扩散过程，为C-C耦合反应创造了一个有利的局部微环境，从而促进了CO₂向多碳产物的转化。深圳大学化环学院何传新教授和杨恒攀特聘研究员为论文共同通讯作者，团队博士生孔艳为该论文的第一作者。

在电催化二氧化碳还原反应（CO₂RR）中，反应主要发生在固-液-气三相界面，而包埋在催化剂体相内部的活性位点往往未能有效参与反应。因此，为了最大化原子利用率，将活性位点充分暴露于反应界面成为关键。尽管单原子和纳米团簇催化剂能够有效增加暴露的活性位点，但它们在吸附*CO中间体方面表现相对较弱，这限制了其在生成多碳产物中的活性和选择性。针对这一问题，我们采用了一种创新策略，利用ZIF-8在高温处理过程中的收缩和坍塌特性，在一维碳纤维中构筑了丰富的纳米腔结构。这些纳米腔通过其空间限域效应，不仅成功地将活性位点（P-CuNCs）充分暴露于反应界面，而且通过延迟扩散效应有效地富集了反应底物和关键中间体，从而显著提高了局部CO₂/*CO的浓度，为CO₂的活化和C-C耦合反应创造了有利的微环境。显著地，这种纳米腔结构优化的P-CuNCs电催化剂，在工业相关的电流密度下，实现了74.1%的C₂₊产物法拉第效率以及18.4 A mg_Cu^-1的超高质量活性，表现出优异的电催化性能。该研究为后续通过调控局部微环境实现单原子/团簇材料上多碳产物的生成提供了新的研究思路。

该研究成果得到国家自然科学基金联合重点项目、粤深联合重点项目、深圳市科技计划等项目资金支持。