質子交換膜（PEM）水電解是一種可持續生產氫氣的有前景的技術，其可行性取決于在不犧牲催化效率的情況下盡量減少鉑（ Pt）的使用。這一挑戰的核心在于提高Pt的本征活性，同時確保催化劑的穩定性。

2025年5月9日，電子科技大學夏川、江秋，復旦大學徐昕在國際頂級期刊Nature Communications發表題為《Sustainable and cost-efficient hydrogen production using platinum clusters at minimal loading》的研究論文，Hongliang Zeng、Zheng Chen為論文共同第一作者，夏川、江秋、徐昕為論文共同通訊作者。

夏川，電子科技大學教授。2012年在北京工業大學獲得學士學位，2018年在阿卜杜拉國王科技大學獲得博士學位，2018年在美國哈佛大學、2019年在美國萊斯大學從事博士后研究，2020年進入電子科技大學材料與能源學院。

夏川教授主要研究領域為新能源的電催化、電合成、電化學生物合成，致力于實現碳平衡的能量與物質循環，在JACS、Angewandte Chemie、EST、ACS Catalysis、Chemistry of Materials、Nano Letter、Energy Storage Materials等著名學術期刊均有發布論文。

江秋，電子科技大學副教授。2014年在中國科學技術大學獲得學士學位，2019年在沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學獲得博士學位，2019 -2020在英國劍橋大學從事博士后研究，2021年進入電子科技大學。

江秋副教授的主要研究領域為二維材料化學與微納電化學的應用基礎研究，以及對這些材料的表面改性，以用于能量儲存和轉換應用。在Advanced Materials、Advanced Energy Materials、Advanced Functional Materials、NanoEnergy 等著名期刊上發表了14篇論文。

徐昕，復旦大學教授，國家杰青。1985年在廈門大學獲得學士學位，1991年在廈門大學獲得博士學位，1991-1993年在中國科學院福建物質結構研究所從事博士后研究工作，2010年進入復旦大學。

徐昕教授主要從事量子化學及表面量子化學的理論研究，側重于量子化學方法（密度泛函和線性標度方法）和計算化學（包括表面化學，分子自組裝，生物和納米化學，化學動力學以及均、多相催化反應機理，譜學性質等）。的電流密度運行時能夠持續超過8700小時

在本文中，作者介紹了一種以Mo2TiC2 MXene為載體的Pt納米簇催化劑（Mo2TiC2-PtNC），其僅需極低的Pt含量（36?μg cm-2）即可運行，卻依然保持高活性和穩定性。

Operando

目前這種Mo2TiC2-PtNC催化劑的所有性能指標都與現有的析氫電催化劑相當，甚至在相同的操作條件下超越了它們，從而挑戰了當前電解槽中高負載量的Pt/C - 20%的壟斷地位。

圖1：催化劑的合成與結構表征

圖2：電催化性能

圖3： 密度泛函理論（DFT）計算

圖4： 質子交換膜水電解槽（PEMWE）性能

綜上，作者通過揭示了MXene基底向Pt納米簇的異常電荷轉移，從而生成了高效的富電子Pt位點，用于穩健的析氫，通過實驗和理論計算相結合的方法，為設計高性能催化劑提供了理論依據。該研究突破了傳統Pt基催化劑在質子交換膜水電解中高成本和高Pt用量的限制，為實現可持續和低成本的氫氣生產提供了新的技術路徑。

Zeng, H., Chen, Z., Jiang, Q.et al. Sustainable and cost-efficient hydrogen production using platinum clusters at minimal loading. Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-59450-6.

（來源：MOFs 在線 版權屬原作者 謹致謝意）