尿素輔助水電解制氫(H₂)理論上可以節省70%的陽極能耗。利用人類生活產生的含尿素廢水，通過電解水制H₂具有節能和環境友善的特點。Ni基電催化劑在尿素輔助電解水制氫技術中具有廣闊的應用前景。然而，在尿素氧化反應(UOR)過程中，其活性受到不可避免的Ni物種自氧化以及溶解的限制，且尿素過度氧化產生的有害液相產物(NO_x^?)往往被忽略。因此，在探索對UOR具有優異活性和穩定性的Ni基催化劑的同時，系統分析動力學窗口內的氣液相產物也同樣重要。

近日，福州大學侯琳熙課題組利用鎢(W)的多功能配位屬性，結合其在析氫反應(HER)中固有的催化能力，來精確調節鎳(Ni)的電子構型。具體而言，研究人員采用溶劑熱法制備了自支撐的W摻雜含Ni³⁺位點的Ni基配位聚合物(W-NT@NF)，配體TCA能夠強烈錨定Ni³⁺位點和W能夠對Ni的電子結構進行調控，使得所制備的W-NT@NF催化劑具有與已報道的貴金屬/非貴金屬化合物相當的雙功能HER和UOR性能，均達到接近1000 mA cm^-2的高電流密度。

同時，在較低的電流密度(<100 mA cm^-2)下，N₂的法拉第效率(FE)較高(34%)，并且在長期電解過程中，NO_x^?的FE保持在20%以下。

實驗結果和理論計算表明，對于UOR，W摻雜促進了Ni電子密度態的重新分布，降低了活性位點的d帶中心，優化了催化劑與中間產物之間的親和力，同時該反應不涉及Ni的自氧化，有助于提高尿素的分解效率。

此外，隨著W的加入，W-NT@NF中W位點的ΔG_H*值接近0 eV，W位點與Ni³⁺位點具有協同作用，加速了HER動力學?？偟膩碚f，該項工作系統地研究了基于配位聚合物的新型雙功能HER和UOR催化劑的催化性能和機理，為可持續電化學體系催化劑的設計和制備提供了新的思路。

Active Site Tailoring of Ni-Based Coordination Polymers for High-Efficiency Dual-Functional HER and UOR Catalysis. Advanced Functional Materials, 2023. DOI: 10.1002/adfm.202310155