在各种制氢技术中，水电解(WE)是一种生态友好的制氢方式，但需要高效催化剂来加速反应动力学。对于阴极析氢反应(HER)，价格较低、H亲和能力强的Ru被认为是昂贵的PGM的替代品。从Sabatier原理来看，目前仍需要修饰Ru基催化剂来获得中等的H亲和力和近中性吸附动力学。研究表明，非金属元素(NME、Se、S等)的引入可以为平衡氢的吸附/解吸行为。它们之间的键极化作用将减弱H-Ru的强吸附，并通过d/p带中心调节诱导Ru/NME双位点增强HER动力学。虽然目前在HER方面取得了优异的性能，但缓慢的阳极多步析氧反应(OER)严重阻碍了WE的广泛应用。此外，实用的WE装置需要能够长期耐受pH波动的电催化剂。因此，迫切需要一种高效和pH稳定的Ru基催化剂，能够加速HER动力学，同时也表现出OER活性。

近日，西安交通大学戴正飞课题组通过静电纺丝/硒化过程制备了RuO_2-x/RuSe₂异质结构，并研究了其pH稳定的WE性能和催化机理。一系列光谱表征和理论计算表明，RuO_2-x/RuSe₂异质结的界面Se-Ru-O桥上具有不对称的键δ极化：1.极化率增强(Δp>0)的Ru-O键触发OER的LOM机制；而2.极化率下降(Δp<0)的Ru-Se键通过增强的d_Ru-p_Se能带杂化有利于加速HER动力学。因此，不论在酸性还是碱性条件下，RuO_2-x/RuSe₂催化剂都表现出优异的电化学性能。

具体而言，在1.0 M KOH和0.5 M H₂SO₄溶液中，优化后的RuO_2-x/RuSe₂异质结达到10 mA cm⁻²电流密度所需的HER过电位分别仅为10 mV和25 mV；对于OER反应，催化剂达到相同的电流密度则分别需要210 mV和255 mV的过电位。此外，利用RuO_2-x/RuSe₂组装的WE装置在酸性和碱性条件下分别仅需1.478 V和1.496 V的低电池电压就能产生10 mA cm⁻²的电流密度，并能够在20 mA cm⁻²电流密度下连续稳定电解约200小时。

综上，该项研究证实了通过调节界面键提升催化剂性能的可行性，为合理设计pH稳定的全水分解电催化剂提供了有价值的指导。

Asymmetric bond delta-polarization at the interfacial Se-Ru-O bridge for efficient pH-robust water electrolysis. Advanced Functional Materials , 2024. DOI: 10.1002/adfm.202406587