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在電催化堿性析氫方面，該團隊通過構建獨特的氧空位（Vo）和Ru路易斯酸-堿對（Vo-Ru Lewis acid–base pairs）極大地促進堿性析氫動力學（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202317622）；通過調控銥晶界處的微環境，實現了高效地堿性析氫（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202315633）；提出了一種部分間隙摻入策略合成Ru–RuSi異質結構，這不僅可以將Ru頂位點從隱形催化位點轉變為顯性催化位點，還可以保留Ru表面的較低水解離能壘（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202423756）；通過恒電勢模型計算，發現隨著外加電勢的增加，由Ru到CoP的氫溢流能壘顯著降低，加速了氫析出過程，內建電場耦合氫溢流作用實現了Ru-CoP體系安培級電流密度下的高效堿性電催化析氫（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202400069）；提出并實現了Mo/Ru基多位點異質電催化劑的理性設計，并通過精確調控Mo的價態和分布，以及引入Ru位點，實現了催化性能的優化（Adv. Mater. 2024, 36, 2410039）；通過氨解原位外延生長，構建了雙金屬氮化物負載的RuNi合金（RuNi/ZrNiNx）異質結構，可以在安培級電流密度下實現了穩定和優異的電催化析氫和析氧性能（Adv. Mater. 2024,Accepted）；成功構建了高度晶格匹配的Ru/W2C異質結催化劑，其晶格匹配的異質界面能極大降低界面質子吸附能，有效地促進可逆的氫擴散過程，從而提升堿性析氫性能（Adv. Energy Mater. 2024, 202405546）；利用Ru和載體之間較大的功函數差異，誘導Ru的非對稱電荷分布，形成高價Ru與金屬Ru共存，高價Ru降低了水的解離能壘并提供足夠的氫質子，促進氫質子由高價Ru位點向金屬Ru位點的溢出，金屬Ru位點可以增強H的解吸從而協同增強析氫活性（Adv. Funct. Mater.2024, 34,2314899）。

圖1.電催化堿性析氫方面的研究工作

在電催化酸性析氧方面，該團隊提出了一種新的策略，即將原子分散的V物質(包括O-橋接的V二聚體和V單原子)加入到RuO2晶格中，以觸發O-O自由基的直接偶聯，從而釋放O2，而不產生*OOH中間體，從而調節催化反應途徑，從根本上打破限制RuO2的活性/穩定性權衡，實現酸性析氧反應（OER）的卓越穩定性和活性（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202413657）；構建了一種具有不對稱Ru-O-Ta(-O-Ta)活性單元的短程有序鉭摻雜單原子RuO2催化劑（Ta-RuO2），用于增強酸性OER的活性和穩定性（Adv. Energy Mater. 2024, 2403388）；通過加入堿金屬K，誘導原位構建K-IrOx薄皮包裹金屬Ir的核殼催化劑，實現了在10 mA cm-2電流密度下高達3000小時的穩定性和199 mV的低過電位（Adv. Funct. Mater. 2024, 202421615）。在電催化二氧化碳還原方面，該團隊通過調控催化劑的組成和結構控制二氧化碳電還原的反應路徑實現了產物選擇性切換。將Sb元素引入到CuS中，以S原子為橋，在Cu?S離子鍵旁橋接S?Sb共價鍵，促使Cu?S鍵長由最初的2.24 ?增加到2.30 ?，驅動電化學二氧化碳還原反應產物由HCOOH轉變為CO（Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202409206）。在電催化尿素氧化方面，該團隊成功開發了一種新型的Cu-NiFe LDH催化劑，通過銅摻雜實現了對鎳物種局部電子結構的調控，促進了高價態鎳位點的生成。這些高價態鎳位點作為尿素氧化（UOR）的活性中心，有效避免了自身氧化現象，提高了催化劑的活性和穩定性（Adv. Energy Mater. 2024, 14, 2403004）。