在堿性析氫反應（HER）中，水的解離能壘和OH在催化劑上的易吸附是限制催化活性的關鍵因素。

基于此，南京理工大學付永勝教授和朱俊武教授等人報道了一種在堿性HER環境下由d_z²電子驅動的新型競爭吸附機制。在Co摻雜的SrRuO₃（V-SRCO）中，高濃度的氧空位導致了Ru 4 d_z²軌道上的電子填充。在堿性條件下，V-SRCO的過電位僅為57.8 mV，Tafel斜率為35 mV dec^?1。

通過DFT計算，作者計算了催化過程中涉及的自由能和電子態。根據計算，確定H₂O在V-SRCO(110)上的吸附能為-0.154 eV，同時SRCO、SRO和Pt對H₂O的吸附能分別為-0.229、-0.867和-0.369 eV，其中較低的對H₂O吸附能有利于催化劑表面的脫附。

Bader電荷分析結果表明，對比SRCO和SRO，V-SRCO在水吸附過程中表現出明顯的電荷轉移，表明V-SRCO的水分解反應和HER性能的增強可能與更高的電荷轉移有關。

隨著電位的增加，水在V-SRCO上的吸附信號相對弱于在SRO上的吸附信號，表明其具有更強的水解離能力。對比SRO，V-SRCO在H₂O吸附后產生H-OH物質所需克服的能壘較低。在堿性介質中，與SRO相比，V-SRCO(110)表面HER（H₂O解離成H-OH）的初始步驟在熱力學和動力學上更有利。

對比V-SRCO，Pt和SRCO的ΔG_H值更負，表明H在這些表面上的吸附更強，阻礙了H的解吸。OH在V-SRCO上的吸附能明顯弱于SRCO和SRO，表明雖然V-SRCO在同一位點對OH的吸附能力較弱，但其理論HER過電位較低。因此V-SRCO表面的水分解后，H比OH更有可能優先吸附在Ru活性位點上。

Competitive Adsorption Mechanism of Defect-Induced d-Orbital Single Electrons in SrRuO₃ for Alkaline Hydrogen Evolution Reaction. Adv. Energy Mater., 2023, DOI: https://doi.org/10.1002/aenm.202301779.