电化学尿素氧化反应(UOR)在处理尿素处理废水中的重要作用而闻名。同时，UOR的热力学平衡电位(0.37 V_RHE)远低于传统析氧反应(OER)(1.23V)，其可在电化学水分解中替代OER反应以实现低能耗产氢。然而，UOR反应涉及的六电子转移过程和复杂中间体的吸附解吸导致其动力学缓慢，以及催化剂稳定性较差的问题。因此，设计高效、稳定，以及加速动力学和低能垒的电催化剂，是实现电催化尿素氧化大规模应用的关键。

基于此，清华大学李亚栋和王定胜等报道了一种新的界面化学调制策略，通过构建一种2D/2D Ru-Co双原子位点(DAS)修饰的NiO异质结构(Ru-Co DAS/NiO)，用于电催化UOR。

结构光谱表征证实了Ru-Co DAS和NiO之间独特的异质界面的形成，以及由此产生的强电子耦合和电荷再分配。同时，原位电化学阻抗谱和拉曼光谱证实了在Ru-Co DAS/NiO异质结构上，UOR的电位要低于Ni的自氧化，这避免了Ni的氧化对反应的影响。

此外，理论计算表明，相比于Ni的自氧化，Ru-Co DAS/NiO上UOR的反应能垒更低；并且在Ru-Co DAS/NiO表面上发生的UOR路径为CO(NH₂)₂* → CONH₂NH* → CONH₂N*→ CONHN* → CON₂*→ CO*+N₂* → CO* → COOH* → CO₂*。

因此，所制备的Ru-Co DAS/NiO催化剂在含有0.33 M尿素的1 MKOH溶液中仅需1.288/1.363 V_RHE的电位就达到10/300 mA cm⁻²的电流密度；该催化剂的Tafel斜率为23.3 mV dec⁻¹，远小于泡沫镍(NF)(37.3 mV dec⁻¹)和Ru-Co DAS(91.5 mV dec⁻¹)。

此外，Ru-Co DAS/NiO在10 mA cm⁻²下连续运行约330个小时而没有发生明显的电位升高，并且其晶体结构和组分没有发生明显的变化，证明该催化剂具有优异的电化学UOR稳定性。综上，该项工作证明了通过设计双原子修饰载体催化剂以提高UOR活性的可行性，为展示出其在能量相关领域的巨大应用前景。

Dual-Atom Support Boosts Nickel-Catalyzed Urea Electrooxidation. Angewandte Chemie International Edition, 2023. DOI: 10.1002/anie.202217449