氫氣具有能量密度高、零碳排放的特點，被認為是未來最有希望取代傳統化石燃料的能源。值得注意的是，可再生能源驅動的電解水是一種高效、環保的生產高純氫的策略。然而，陽極析氧反應(OER)緩慢的動力學嚴重阻礙了電解水的發展和實際應用。

目前，電催化氧化熱力學有利的小分子，如醇、胺、葡萄糖、尿素、硫和肼，已被設計用來替代OER，以實現節能產氫。其中，肼氧化反應(HzOR)因其理論電位較低以及更高的安全性而受到廣泛關注。

到目前為止，大量的努力致力于開發基于非貴金屬的先進電催化劑用于HzOR。然而，非貴金屬有促進N-N鍵斷裂的趨勢，導致肼的不完全氧化和副產物NH₃的生成。此外，開發高效、經濟的HzOR和析氫反應(HER)雙功能電催化劑對電解系統的發展至關重要，但仍然是一個挑戰。

基于此，溫州大學牛淑文、陳偉和清華大學王定勝(共同通訊)等人報告了一種釕單原子固定的扭曲NiCoP納米線陣列，其可以作為HzOR和HER優良的雙功能電催化劑。

本文在不同N₂H₄濃度的1.0 M KOH電解質中，測試了催化劑的催化性能并且商業Pt/C和Ru/C催化劑進行對比。從極化曲線可以清楚地看出，當電解液為1.0 M KOH且不含N₂H₄時，在-0.1-0.3 V的電壓范圍內沒有氧化電流。隨著N₂H₄濃度從0.1 M增加到0.3 M，陽極電流密度不斷增加，這表明Ru₁-NiCoP具有一定的HzOR性能。

具體來說，在1.0 M KOH/0.3 M N₂H₄電解質中，Ru₁-NiCoP僅需要-60 mV的超低電位就能達到10 mA cm^-2的電流密度，這比Pt/C低158 mV。與最近報道的電催化劑相比，Ru₁-NiCoP可以作為優秀的候選HzOR催化劑。

令人印象深刻的是，Ru₁-NiCoP實現100，500 mA cm^-2的電流密度，工作電位僅為10和104 mV，這優于NiCoP(40和227 mV)，Pt/C(174和435 mV)和Ru/C(52和524 mV)。然后，本文還在1.0 M KOH中測試了Ru₁-NiCoP的電化學HER活性。

令人滿意的是，Ru₁-NiCoP只需要32 mV的超低過電位就可以達到10 mA cm^-2的電流密度，這與目前最先進的Pt/C催化劑(37 mV)相當，并且遠優于商業Ru/C(44 mV)，NiCoP(95 mV)和裸泡沫鎳(146 mV)。

此外，貴金屬摻雜后的催化劑質量活性進一步表明，Ru₁-NiCoP的質量活性(1.64 A mg^-1@η=100 mV)優于Pt/C(0.51 A mg^-1@η=100 mV)和Ru/C(0.35 A mg^-1@η=100 mV)催化劑。令人鼓舞的是，Ru₁-NiCoP構成的雙電極電解槽(OHzS)在電池電壓為0.3 V時表現出了優異的活性，其電流密度達到了創紀錄的522 mA cm^-2。更加重要的是，由DHzFC供電的OHzS電解槽能夠實現自供電制氫，產氫率可達24.0 mol h^-1 m^-2。

為了從原子水平揭示Ru-SA摻雜NiCoP的HER和HzOR催化機理，本文進一步進行了密度泛函理論(DFT)計算。令人印象深刻的是，Ru-SA顯示出明顯的電荷消耗，表明電子從Ru-SA轉移到周圍的Ni/Co和P原子。態密度(DOS)分析還表明，Ru-SA顯著地調節了NiCoP的d電子分布。Ru-SA摻入后，費米能級的電子態明顯增加，有利于活性位點與吸附劑之間的電子傳遞。

此外，d帶中心分析表明，Ru-SA摻入使Ru₁-NiCoP中的d帶中心(-1.10 eV)比NiCoP的d帶中心(-1.06 eV)更遠離費米能級，這意味著Ru-SA摻雜后反鍵態被更多的電子填充，能有效的改善H吸附/脫附。

綜上所述，所有這些幾何和電子結構的結果一致表明，Ru-SA可以有效地調控NiCoP的d電子分布和能級，從而使得催化劑實現高效的電催化HER和HzOR?？傊?，本文的工作為實現節能產氫提供了一種開創性的方法，同時也為設計具有更廣泛應用的高效雙功能電催化劑提供了可能性。

Cooperative Ni(Co)-Ru-P Sites Activate Dehydrogenation for Hydrazine Oxidation Assisting Self-powered H₂ Production, Angewandte Chemie International Edition, 2023, DOI: 10.1002/anie.202308800.

https://doi.org/10.1002/anie.202308800.