金属基异质结构的结构调控在实现高效电催化方面发挥着至关重要的作用。本文设计了亚单层钌（Ru）修饰的钯（Pd）介孔纳米片（Pd-Ru MNSs），该材料同时暴露了Pd和Ru的活性位点，并实现了二维结构的高原子利用率。Pd-Ru MNSs可作为高效的多功能催化剂，用于析氢反应（HER）以及醇氧化反应，包括乙二醇氧化（EGOR）和乙醇氧化（EOR），其性能超越了商用催化剂，为醇氧化辅助制氢提供了新机遇。Pd-Ru MNSs在碱性电解质中表现出优异的HER性能，仅需16 mV的过电位即可达到10 mA cm^-2的电流密度，显著优于钯介孔纳米片和商用催化剂。Pd-Ru MNSs在EGOR和EOR中的质量活性分别高达11.19 A mg^-1_Pd和8.84 A mg^-1_Pd，分别是商用钯碳催化剂的7.8倍和9.6倍。

传统的电解水反应中，析氧反应（OER）的缓慢动力学成为水电解的瓶颈，阻碍了可持续氢能的产生。与OER相比，乙醇氧化反应（EOR）和乙二醇氧化反应（EGOR）等醇氧化反应（AOR）的过电位要低得多，可以替代OER与HER结合，从而降低能耗，同时提高氢气生产的效率。此外，这种耦合系统可以通过醇氧化同时产生有附加价值的化学品。尽管这种耦合策略具有显著的优势，但设计和制备能够同时满足不同催化反应要求的催化剂仍然具有挑战性。因此，设计和制备用于各种电催化反应的高效、稳健和多功能催化剂对于高效电解的发展具有重要意义。

由于不同组分的优势互补，金属基异质结构已成为有前景的多功能催化剂。传统的核壳金属基异质结构可以通过电子转移和界面应变效应来调节电子结构，以提高电催化性能。然而，外壳对核心的完全封装通常会掩盖内部活性位点，从而牺牲核心材料的固有催化活性。与这种传统结构相比，用亚单层金属修饰，即在纳米结构的表面生长超薄金属层，不仅可以最大限度地暴露不同材料上的活性位点，还可以通过电子耦合和界面调节优化电子结构，从而提高催化活性和稳定性。此外，这种策略还可以显著提高原子利用率，同时赋予催化剂多功能性，在不同的电催化反应中提供卓越的性能。因此，具有亚单层金属改性的异质结构材料可以作为有前景的多功能催化剂，在各种电催化反应中具有优异的性能。

1. 通过在钯介孔纳米片表面修饰亚单层钌，合理调控了钯介孔纳米片的电子结构，同时增加了钯和钌原子活性位点的暴露并提高了原子利用率。

2. 亚单层钌修饰的钯介孔纳米片可以作为高效的双功能催化剂，表现出良好的电催化析氢反应和醇氧化反应活性，优于商业催化剂。

3. 通过构建丰富的钌台阶位点可以促进水的吸附，加速水的解离，并优化氢的脱附，从而提升电催化析氢活性。

通过晶种生长法在Pd多孔纳米片表面生长Ru合成了亚单层Ru修饰的Pd介孔纳米片（Pd-Ru MNSs），其具有超薄的规则片状结构和多孔表面。结构表征结果表明了Ru亚单层均匀分布在Pd纳米片表面，且Ru亚单层的生长调控了Pd的电子结构。

图1. Pd-Ru MNSs 的结构表征：（a）TEM图像；（b）HRTEM图像，插图为选定区域的FFT图案；（c）STEM图像及对应的元素谱图；（d）沿(c)中红线的元素线扫描图；（e）Pd 3d XPS谱；（f）Ru 3p XPS谱。

Pd-Ru MNSs在碱性介质中表现出优异的电催化析氢反应（HER）性能，仅需16 mV的超低过电位即可达到10 mA cm^-2的电流密度。Tafel斜率仅为39.3 mV dec^-1，表明其快速的反应动力学。稳定性测试中，Pd-Ru MNSs在200小时持续反应后性能几乎无衰减，远优于对照催化剂。

图2. HER性能：（a）不同催化剂的LSV曲线；（b）在10 mA cm^12px;">-2电流密度下的过电位比较（左）及在50 mV过电位下的电流密度比较（右）；（c）与文献中贵金属催化剂HER性能的对比；（d）Tafel曲线；（e）电双层电容拟合曲线；（f）加速老化前后Pd-Ru MNSs的LSV曲线；（g）在恒定过电位下的稳定性测试。

密度泛函理论（DFT）计算结果表明，Ru台阶位点（亚单层边缘）可以促进水的吸附，加速水的解离，并优化氢的脱附，从而提升电催化析氢活性。

图3. DFT计算结果：（a）Pd-Ru-Ru台阶位点上的HER反应路径示意图；（b）不同催化位点的HER自由能变化图；（c）不同位点的d轨道投影态密度（PDOS）。

Pd-Ru MNSs在碱性介质中展现出优异的EGOR性能，质量活性达到11.19 A mg^-1，长期电流测试和CO剥离实验显示，Pd-Ru MNSs在反应中具有卓越的电化学稳定性和抗CO中毒能力，产物分析表明其主要生成高附加值的乙醇酸，法拉第效率达90.1%。

图4. EGOR性能：（a）在1 M KOH中的CV曲线；（b）在含1 M KOH和1 M EG溶液中的CV曲线；（c）ECSA归一化的CV曲线；（d）质量活性和面积比活性对比；（e）0.7 V恒电位下的耐久性测试；（f）CO毒化曲线；（g）稳定性测试前后的产物分析；（h, i）EGOR过程中的原位FTIR光谱。

Pd-Ru MNSs在乙醇氧化反应中同样具有优越性能，质量活性达到8.84 A mg⁻¹，超过大多数文献报道的贵金属催化剂。在连续电流测试中，Pd-Ru MNSs在30,000秒后活性仅下降6.4%，表现出卓越的电化学稳定性。

图5. EOR性能：（a）在1 M KOH和1 M乙醇溶液中的CV曲线；（b）在CV峰电位下的质量活性与面积活性；（c）ECSA归一化的CV曲线；（d）与文献中催化剂活性的对比；（e）30000秒恒电流测试曲线；（f）耐久性测试前后的CV曲线对比。

本研究通过构建亚单层钌修饰的钯介孔纳米片，提出了一种兼具高活性与多功能性的电催化材料设计策略，实现了高效的析氢反应与醇类氧化反应协同催化。这种结构不仅提高了贵金属的原子利用率，还通过协同电子效应和位点调控显著优化了反应动力学与产物选择性。该工作为开发新一代高效、低能耗的绿色能源催化体系提供了新思路，并在推动清洁氢能生产与高附加值化学品合成的耦合利用方面展现出广泛应用前景。