H2O2-N2H4直接联氨燃料电池(DHzFC)因其具有高的能量密度而受到广泛关注。在H2O2-N2H4 DHzFC中，阴极反应为H2O2还原，而阳极反应为N2H4氧化。此外，由于HzOR的理论热动力电位较低，因此将整体水分解(OWS)电解槽改为整体肼分解(OHzS)电解槽，可以大幅降低制氢的能源消耗。此外，肼用于各种工业、农业和制药部门，具有毒性和致癌潜力。因此，利用N2H4工业废水作为燃料构建DHzFC-OHzS自驱动系统不仅能够生产绿色氢气，而且为废水的处理提供了潜在的途径。为了实现这样一个高效率的自供电系统，需要探索有效的电催化剂，确保达到“一石二鸟”的目标。近日，华中科技大学王春栋和香港城市大学王昕等采用自牺牲模板策略构造了具有高Ru负载的二维MOF催化剂(NiRu-ABDC)，其具有与前体Ru-Ni(OH)2相似的配位环境。实验结果表明，所制备的NiRu-ABDC中Ru的质量分数为5.41 wt%，是传统溶剂热法制备的H-NiRu-ABDC的(0.86 wt%)的6.29倍。同时，NiRu-ABDC催化剂在10 mA cm-2电流密度下的HER和HzOR电位分别为−28和−83 mV。随后，研究人员构建了一个双电极OHzS电解槽(NiRu-ABDCǀǀNiRu-ABDC)，其在0.029 V和0.15 V下分别产生10和100 mA cm-2的电流密度，优于最先进的Pt/CǀǀPt/C电解槽(η10=0.12 V，η100=0.66 V)。此外，利用NiRu-ABDC和Pt网作为阳极和阴极组装了DHzFC (NiRu-ABDCǀǀPt net)，在80 °C条件下提供1.74 V的高开路电压和386.90 mW cm-2的最大功率输出。最后，建立了一个自供电的概念性制氢系统，其中双电极电解槽(NiRu-ABDCǀǀNiRu-ABDC)在DHzFC (NiRu-ABDCǀǀPt net)的驱动下以14.3 mol h-1 m-2的生产速率制氢。密度泛函理论(DFT)计算表明，Ni-ABDC在掺入Ru后d带中心上移，加速了中间体(如*H2O、*H和*OH)的吸附和*N2H4的脱氢反应，从而提高了Ni-ABDC的制氢性能；并且，Ru掺杂促进了Ni-ABDC结构中的电子定域，增强了M-O键，保证了催化剂的稳定性。Ru-enriched metal–organic framework enabling a self-powered hydrogen production system. ACS Catalysis, 2024. DOI: 10.1021/acscatal.4c03722
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