随着对可持续能源解决方案需求的增长，人们对可再生能源驱动的氢生成产生了浓厚的兴趣。[1],[2],[3],[4],[5],[6] 碱性水电解因其技术成熟度及与无贵金属催化剂的兼容性而备受关注。然而，阳极氧演化反应（OER）受多步骤质子耦合电子转移的影响，动力学过程较慢。[7],[8],[9] 商用IrO2和RuO2虽然效率高，但高昂的成本和供应短缺严重限制了其广泛应用。因此，基于地球丰富资源的材料设计高性能OER催化剂并减少贵金属的使用成为一个关键目标。
NiFe层状双氢氧化物（NiFe-LDHs）因其成分灵活性、二维层状结构和高内在活性而在碱性OER中得到广泛应用。[10],[11],[12],[13],[14] しかし，它们的整体性能受导电性差、活性位点被埋藏以及在高阳极电位下结构不稳定等因素的限制。此外，中间吸附能量之间的缩放关系阻碍了各关键步骤的独立优化。[15],[16],[17],[18] 这些挑战凸显了定制结构、成分和界面改性策略的必要性。
缺陷工程是一种经过验证的改性金属氢氧化物配位体系和电子环境的方法。引入氧空位可以产生富含缺陷且配位不饱和的位点，从而调节表面电子结构和电荷转移行为。[19],[20],[21],[22],[23] 同时，掺入Ru物种提供了另一种调控NiFe基系统的方法；Ru的4d电子态与相邻金属位点相互作用，改变局部电荷分布。[24],[25],[26],[27],[28] 催化行为严格依赖于Ru的负载量、空间分布和键合环境。因此，不能简单地将Ru的掺入等同于替代性晶格掺杂或特定的Ru-缺陷复合物。Ni基催化剂在OER过程中通常会发生表面氧化和重构，形成活性氧氢氧化物相。[29],[30],[31],[32] 尽管这些现象已被广泛认识，但体外的催化前后分析无法捕捉到动态变化过程或操作中的真实活性状态。需要直接的操作中技术来确定这些相变的发生、程度和作用。
本文采用顺序水热生长、NaBH4缺陷处理和Ru电沉积方法制备了自支撑的NiFe-LDH-Ov-Ru电极。“NiFe-LDH-Ov-Ru”这一术语仅表示制备顺序，并不意味着Ru发生了替代性晶格掺杂。系统地结合了XPS、EPR、XRD、拉曼、电子显微镜和理论计算来研究结构和电子特性。催化后的分析揭示了电极的优异OER性能和在高电流下的持久性。我们认为这些改进得益于表面成分、缺陷密度、可访问界面、电荷传输和电子重分布的综合效应，而不仅仅是简单的Ru-空位活性结构。
