水电解被广泛认为是生成高纯度氢气（H?）的有效方法，有助于缓解环境污染和全球能源危机[[1], [2], [3], [4], [5]]。然而，传统双电极水电解的实际应用受到阳极氧演化反应（OER）缓慢动力学的限制，这导致整体电池电压较高[[6], [7], [8]]。一个具有吸引力的策略是用电氧化小分子来替代OER，因为这些反应在热力学上具有更低的电位[[9,10]]。特别是肼氧化反应（HzOR）因其理论电位低（相对于RHE为-0.33 V）且可避免氧的生成而极具吸引力，从而消除了电解过程中形成H?/O?混合气体的风险[[11], [12], [13], [14], [15], [16], [17]]。尽管如此，大多数现有电催化剂仍无法达到工业所需的电流密度基准（≥ 1 A cm?2）以生成氢气。此外，高电流密度下的不足耐久性也是一个主要问题，限制了它们的实际应用。这些挑战凸显了亟需合理设计的双功能电催化剂，使其能够在工业电流密度下同时高效促进氢演化反应（HER）和肼氧化反应（HzOR），并在严格的工作条件下保持稳定性。
通过改变电催化剂的 morphology（如纳米纤维结构），可以有效提升其HER和HzOR的催化性能，增加活性位点的暴露并促进电荷和质量传输[[18], [19], [20], [21]]。纳米纤维（NFs）凭借其优异的导电性和高比表面积，成为理想的电催化材料[[22,23]]。调节电子结构是一种有效的改性方法，可以增强催化活性[[24], [25], [26], [27]]。原子掺杂是一种特别有效的方法，能够精确调控电子环境，促进关键中间体的吸附并改善反应动力学[[28], [29], [30], [31]]。尽管某些掺杂的RuO?催化剂在HER方面表现良好，但据我们所知，目前尚未有双功能掺杂的RuO?催化剂能在工业电流密度下同时实现优异的HER和HzOR性能。因此，开发能够在工业电流密度下兼具高效HzOR和HER性能且具有优异耐久性的双功能电催化剂对于推进实际电解系统至关重要，但这仍是一个重大的科学和工程挑战。
本文通过电纺-煅烧法制备了分支结构的铂掺杂RuO?纳米纤维（Pt-doped RuO? NFs）。所得材料在安培级别电流密度下表现出优异的双功能催化活性：肼氧化反应的过电势分别为-0.033 V和0.084 V（相对于RHE），在1000 mA cm?2电流下可稳定运行1000小时。对于氢演化反应，其活性也显著高于Pt/C催化剂。当这种催化剂作为双电极肼分解（OHzS）电解槽的电极时，100 mA cm?2电流下的能耗仅为0.146 kWh m?3，远低于传统水电解法。该电催化剂还展现了卓越的稳定性。密度泛函理论（DFT）计算表明，铂掺杂改变了RuO?中的d带中心，优化了关键中间体的吸附并提高了两种反应的催化活性。这种设计的实际价值在锌-肼电池中得到了验证，实现了高的能量转换效率，显示出其在广泛能源应用中的潜力。
