该研究工作根据介尺度的学术思想，提出了一种金属团簇嵌入氧化物的“晶格限域型”Ru@TiO2催化剂（如图1所示）。还原气氛下，在无定形TiO2的晶化过程中，Ru纳米粒子在缺陷位处沿TiO2晶格中Ti原子生长成簇，形成以Ru-Ti金属键连接的Ru@TiO2晶格结构。这种金属键合的晶格限域结构，导致界面的Ru，一方面具有与TiO2氧化物类似的原子排列结构（按TiO2（101）排列），同时保持了其固有的金属性，呈现出既异于Ru块体金属又区别于Ru纳米团簇的介尺度行为。如，同时具有块体的金属性和团簇的低配位性（CN=7——8）；具有如块体金属的高稳定性和团簇金属的反应活性；具有大于金属氧键（Ti-O，0.193 nm）却低于金属键的（Ru-Ru，0.267 nm）的Ru-Ti键长（0.258 nm）。Ru-Ti界面金属键可促进电子从富电子的n型半导体TiO2转移到Ru簇中的d带上，使Ru簇的d带接近完全充满的状态。这种电子几乎全满的d带，有利于维持Ru的金属特性，提高其催化氢氧化反应活性同时，大幅减少了CO的σ电子向Ru金属d空轨道转移的概率，削弱了CO吸附强度，同时也导致TiO2中O空穴浓度增加，利于CO的氧化去除，从而赋予该催化剂超优异的抗CO中毒特性。在1000 ppm CO存在的条件下，氢氧化催化活性几乎不受干扰；甚至CO含量提高到——10 vol%，该催化剂仍选择性催化氢氧化。此外，在d带电子几乎全满的Ru簇表面，Ru更趋稳定，不易氧化，使该催化剂在较宽的电位范围仍保持反应活性。在酸性和碱性介质中，Ru@TiO2催化剂HOR质量活性（@0.02V）较商业化PtRu/C催化剂高出30%到15%；其超强的抗氧化性，在电位高达0.9V时（一般金属都会以表面生成氧化物种为主）Ru@TiO2催化剂中的Ru簇仍保持其表面的金属性和催化氢氧化特性。
该研究通过晶格限域调变界面区域金属的晶格和电子结构，制备了一种新抗CO中毒和抗表面氧化的高氢氧化选择性的电催化剂。该发现突破贵金属催化剂低温CO毒化限制，开创了利用半导体自由电子调控金属电子结构的新思路，为传统化石化工技术与新能源化工技术高效耦合奠定了基础。
