近年來，受傳統能源危機和環境污染等問題的影響，氫作為一種能量密度高、清潔的綠色能源得到了人們的廣泛關注。在現有的制氫技術中，電解水制氫不僅是一種較為便捷的制氫方法，而且還提供無碳、高純度和可持續的制氫途徑。但電解水制氫也存在一些限制其規模化發展的瓶頸，如缺乏高效的電催化劑以降低制氫能耗。當前，Pt和Ru/Ir基催化劑分別是最佳的HER和OER催化劑。然而，貴金屬催化劑的高成本和資源稀缺嚴重阻礙了其廣泛應用。因此，高性能、低成本和可規模化的雙效全解水催化劑已成為電解水制氫技術的研究熱點。
過渡金屬磷化物（TMPs）作為一類間隙化合物，具有高的導電性、電催化活性及電化學穩定性，被認為是未來全解水的理想催化材料之一。Ru作為Pt族的一員，其價格僅為Pt的4%，而且還具有類Pt的析氫活性和高于Pt的析氧活性，可代替Pt作為全解水催化使用。最近，武漢理工大學木士春課題組以PBA為前驅體，通過先水熱載釕再低溫固相磷化的方法構筑了含有超低量Ru的過渡金屬磷化物（Ru-MnFeP/NF）。得益于優化的電子結構配置、獨特的納米片花結構和改善的含氫、含氧中間體的吸附過程，獲得的Ru-MnFeP/NF催化劑在1 M KOH溶液中呈現出了優異的HER（35 mV @ 10mA cm-2）和OER（191mV @ 20mA cm-2）電催化活性。當將其組裝為兩電極電解槽時，僅需1.47V的超低電壓就可以達到10 mA cm-2的電流密度，這是目前為止報道的最低水分解電壓值之一。此外，該催化劑還表現出近乎100%的法拉第效率和優異的電化學穩定性。最后，他們還將該全水解裝置與太陽能電池聯用，成功構建和演示了可長期穩定運行的太陽能制氫系統。
相關論文以Ultralow Ru Loading Transition Metal Phosphides as High‐Efficient Bifunctional Electrocatalyst for a Solar‐to‐Hydrogen Generation System為題目在線發表于Advanced Energy Materials (DOI: 10.1002/aenm.202000814)，碩士研究生陳釘為第一作者，木士春教授為通訊作者。