作为质子交换膜水电解槽和燃料电池的商业电极材料，铂（Pt）-基催化剂还面临着质量活性、稳定性和CO耐受性不足等问题。基于此，西北工业大学黄维院士和韩云虎教授、新西兰奥克兰大学王子运教授等人报道了一种由铂-铒（Pt-Er）合金簇和原子分散的Pt和Er组成的双功能催化剂（Pt-Er/h-NC），在酸性析氢和氧化反应（HER和HOR）中表现出优异的活性、耐久性和CO耐受性，其中对HER的质量活性和TOF分别是Pt/C的63.9倍和7.2倍。此外，其可以在1000 mA cm^-2的酸性电解质中稳定工作超过1200 h，从而证实了它在工业电流密度下的实际应用潜力。

通过DFT计算，作者研究了Er掺杂对Pt-Er/h-NC在原子水平上的有效稳定HER的影响。作者构建了一系列可能的Pt-Er/h-NC模型，包括Pt-Er(111)、Pt-Er纳米团簇（Pt-Er_NC）、原子分散在CN上的相邻Pt和Er原子（Pt-Er_SAC）和Pt/h-NC（Pt_SAC）。

研究发现，Er可以使Pt位点具有接近0 eV的*H吸附能，比相同构型的纯Pt催化剂提供更高的电流密度。其中，Pt-Er_NC-Er_SAC的催化电流密度最高，ΔG_*H为-0.13 eV，其次是Pt-Er(111)，ΔG_*H为-0.17 eV，表明Er掺杂在提高HER催化活性方面具有优势。

通过两种机制，作者评估了理论稳定性，即降解和CO中毒。与氧中间体（特别是*OH）的过强结合使活性Pt位点过度氧化，从而导致Pt溶解。同时，由于CO的强吸附作用，可以阻断催化位点，显著抑制HER和HOR的活性。

随着Er掺入Pt，Pt(111)和Pt_NC-Pt_SAC形式的ΔG_*OH分别从0.72和0.79 eV增加到0.84和0.92 eV，表明表面Pt位点更加稳定。DFT计算结果表明，在Pt中引入Er原子可以显著降低反应过电位，提高HER和HOR的使用寿命，以及提高Pt的催化活性和稳定性。

Near-Atomic-Scale Superfine Alloy Clusters for Ultrastable Acidic Hydrogen Electrocatalysis. J. Am. Chem. Soc., 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c07541.