肼氧化辅助水电解是一种前景广阔的高效制氢技术。然而，开发高性能的肼氧化反应（HzOR）和析氢反应（HER）双功能催化剂仍具有挑战性。近日，实验室黄军林博士、尹红副教授合作在Rare Metals上发表了题为“Ru nanoclusters immobilized in N‒doped porous carbon for efficient hydrazine‒assisted hydrogen production and Zn‒hydrazine battery”的研究文章，通过微波还原法制备了N掺杂多孔碳锚定超细Ru纳米团簇的电催化剂（Ru NCs@NPC）。在N掺杂和超细 Ru 纳米团簇的共同作用下，Ru NCs@NPC表现出卓越的HER 和 HzOR 双功能催化活性，碱性介质中分别仅需要‒55 mV和‒67 mV的电位即可达到10 mA·cm^‒2的电流密度。将Ru NCs@NPC为阴极和阳极材料搭建的全肼裂解（OHzS）体系仅需要0.036 V的电压即可实现10 mA·cm^‒2的电流密度。此外，以Ru NCs@NPC 为负极、锌片为正极组装锌-肼(Zn‒Hz) 二次电池，可实现稳定的电压输出（0.4 V），且能量效率高达 98.5%。通过将Zn‒Hz电池与OHzS系统集成，可实现零输入、自供电生产H₂。密度泛函理论（DFT）计算表明，Ru‒N键的形成增加了金属与载体之间的相互作用，优化了Ru对H₂O分子的的吸附能，从而表现出卓越的催化活性。Ru NCs@NPC 的成功制备和应用为设计先进的双功能催化剂提供了一个新的视角。

论文题目：Ru nanoclusters immobilized in N‒doped porous carbon for efficient hydrazine‒assisted hydrogen production and Zn‒hydrazine battery.

论文作者：Jun-Lin Huang, Hao Zhang, Tian-Yi Suo, Joao Cunha, Zhi-Peng Yu,

Wen-Yuan Xu, Liang Chen, Zhao-Hui Hou, Hong Yin.

原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s12598-024-03053-5.