The hydrogen evolution reaction (HER) is one of the most significant reactions in the electrolysis water process, and electrocatalysts which possess high mass activity and excellent stability are the most important driving factors to improve the efficiency of HER. As for the efficient commercially electrocatalyst, Pt/C is limited in development because of its high cost. Therefore, the study of non-Pt high-efficiency catalysts is particularly important at this moment. Here, we creatively report for the first time a kind of RuPdM (M= Ni, Co, Fe) ultrathin nanosheets (NSs), which exhibit extraordinary electrochemical properties for HER under alkaline conditions. The overpotential of optimized trimetallic Ru38Pd34Ni28 ultrathin NSs is only 20 mV (10 mA cm-2), and the mass activity reaches 6.15 A mg-1 noble metal at -0.07 V vs RHE. It can be compared to Pt-based electrocatalysts, which have the highest mass activity currently reported. The durability tests also prove that the stability of the electrocatalyst is outstanding. DFT calculations disclose that the flexible modulation of electronic structures of RuPd ultrathin NSs is achieved by utilizing the additional 3d transition metals Fe, Co, and Ni. In particular, the Ni-3d bands act as the continuous electron-supply center for Ru to ensure an efficient electron transfer toward the adsorbates. Meanwhile, the stable Pd sites are critical for coupling the O-2pπ orbital in the initial H2O splitting with a facile barrier. This work will open up a new era of non-Pt materials for alkaline hydrogen evolution toward practical application.

中文翻译：

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先进的超薄RuPdM（M = Ni，Co，Fe）纳米片电催化剂可促进氢气释放。

析氢反应（HER）是电解水过程中最重要的反应之一，具有高质量活性和出色稳定性的电催化剂是提高HER效率的最重要的驱动因素。对于有效的商业电催化剂，Pt / C由于其高成本而在开发上受到限制。因此，目前对非铂高效催化剂的研究尤为重要。在这里，我们首次创造性地报道了一种RuPdM（M = Ni，Co，Fe）超薄纳米片（NSs），该片在碱性条件下对HER具有非凡的电化学性能。优化的三金属Ru38Pd34Ni28超薄NSs的过电势仅为20 mV（10 mA cm-2），相对于RHE，其质量活度在-0.07 V时达到6.15 A mg-1贵金属。可以将其与目前报道的具有最高质量活性的基于Pt的电催化剂进行比较。耐久性测试还证明了电催化剂的稳定性是优异的。DFT计算表明，通过利用额外的3d过渡金属Fe，Co和Ni，可以实现RuPd超薄NSs电子结构的灵活调制。尤其是，Ni-3d谱带充当Ru的连续电子供应中心，以确保有效的电子向被吸附物的转移。同时，稳定的Pd位点对于初始H2O分裂中的O-2pπ轨道与容易的屏障的耦合至关重要。这项工作将开辟一种非铂材料的新时代，使碱性氢向实际应用中放出。耐久性测试还证明了电催化剂的稳定性是优异的。DFT计算表明，通过利用额外的3d过渡金属Fe，Co和Ni，可以实现RuPd超薄NSs电子结构的灵活调制。尤其是，Ni-3d谱带充当Ru的连续电子供应中心，以确保有效的电子向被吸附物的转移。同时，稳定的Pd位点对于初始H2O分裂中的O-2pπ轨道与容易的屏障的耦合至关重要。这项工作将开辟一种非铂材料的新时代，使碱性氢向实际应用中放出。耐久性测试还证明了电催化剂的稳定性是优异的。DFT计算表明，通过利用额外的3d过渡金属Fe，Co和Ni，可以实现RuPd超薄NSs电子结构的灵活调制。尤其是，Ni-3d能带充当Ru的连续电子供应中心，以确保有效的电子向被吸附物的转移。同时，稳定的Pd位点对于初始H2O分裂中的O-2pπ轨道与容易的屏障的耦合至关重要。这项工作将开辟一种非铂材料的新时代，使碱性氢向实际应用中放出。DFT计算表明，通过利用额外的3d过渡金属Fe，Co和Ni，可以实现RuPd超薄NSs电子结构的灵活调制。尤其是，Ni-3d谱带充当Ru的连续电子供应中心，以确保有效的电子向被吸附物的转移。同时，稳定的Pd位点对于初始H2O分裂中的O-2pπ轨道与容易的屏障的耦合至关重要。这项工作将开辟一种非铂材料的新时代，使碱性氢向实际应用中放出。DFT计算表明，通过利用额外的3d过渡金属Fe，Co和Ni，可以实现RuPd超薄NSs电子结构的灵活调制。尤其是，Ni-3d谱带充当Ru的连续电子供应中心，以确保有效的电子向被吸附物的转移。同时，稳定的Pd位点对于初始H2O分裂中的O-2pπ轨道与容易的屏障的耦合至关重要。这项工作将开辟一种非铂材料的新时代，使碱性氢向实际应用中放出。稳定的Pd位点对于初始H2O分裂中的O-2pπ轨道与容易的屏障的耦合至关重要。这项工作将开辟一种非铂材料的新时代，使碱性氢向实际应用中放出。稳定的Pd位点对于初始H2O分裂中的O-2pπ轨道与容易的屏障的耦合至关重要。这项工作将开辟一种非铂材料的新时代，使碱性氢向实际应用中放出。