采用热力学上有利的肼氧化（HzOR）取代水电解反应迟缓的阳极反应，可以实现节能制氢，但目前双功能催化剂的不足严重限制了其规模化发展。

有鉴于此，中科大章根强教授报道了一种合理设计的部分暴露的RuP₂纳米颗粒修饰的N，P双掺杂碳多孔微片(简称RP-CPM)。RP-CPM在碱性条件下的肼氧化和析氢性能均优于基准Pt/C催化剂。

文章要点

1）在1.0 M KOH / 0.3M N₂H₄中，只需要−70 mV的超小工作电位，电流密度就可以达到10 mA cm⁻²用于HzOR (基于20 wt%Pt/C为131mV)，而在1.0 MKOH中，10 mA cm⁻²时的过电位仅为24mV 用于HER（基于20wt%Pt/C的过电位为35 mV）。最重要的是，在用于整体肼裂解（OHzS）两电极系统中，获得10 mA cm⁻²所需的电池电压为23 mV（20wt%Pt/C为166mV），在1.0 V的小电池电压下可获得522 mA cm⁻²的超高电流密度。

2）研究人员展示了RP-CPM作为阳极催化剂在直接肼燃料电池（DHzFC）中的推广应用，在1.0 M KOH/0.5 M N₂H₄电解液中，室温下可以获得64.77 mW cm⁻²的较高功率密度。得益于RP-CPM优异的性能，研究人员以肼为唯一液体燃料的制氢系统，随后通过DHzFC供电的OHzS进行了演示。在室温下，肼添加量相对较低（DHzFC为0.5 M，OHzS为0.3 M）的情况下，制氢速率为0.68 mmol hour⁻¹。

3）密度泛函理论(DFT)计算表明，与纯RuP₂相比，RP-CPM中的C原子对HER表现出更多的热中和析氢动力学，而杂化结构中的活性Ru位对HzOR具有更有利的脱氢动力学，进而阐明了部分暴露的RuP₂表面的重要性。

Yapeng Li, et al, Partially exposed RuP₂ surface in hybrid structure endows its bifunctionality for hydrazine oxidation and hydrogen evolution catalysis, Sci. Adv. 2020

DOI: 10.1126/sciadv.abb4197

http://advances.sciencemag.org/content/6/44/eabb4197