氢气是一种高效、清洁的燃料，电解水析氢是一种理想制氢方式。析氢反应（HER）和析氧反应（OER）动力学缓慢，需要较高的过电位驱动反应的正常进行，导致了较低的能量转换效率。因此，需要开发高活性、低成本催化剂以大幅降低其电能消耗，减少贵金属催化剂的使用，有效降低制氢成本。
目前研究的方向主要集中在：构筑具有三维（3D）结构的催化剂以增加活性位点密度；研究反应中间体在催化剂表面的吸附行为，从而有目的地设计高活性位点催化剂。
最近，中国科学院上海硅酸盐研究所联合北京工业大学和中国科学院宁波材料技术与工程研究所相关团队集中优势、协同攻关，在电解水催化剂的结构设计和机理研究方面取得系列进展，相关研究发表在Adv. Energy Mater., J. Mater. Chem. A, J. Phys. Chem. Lett., ChemSusChem等国际期刊上。
上海硅酸盐所研究员王家成带领的电催化材料与能源器件团队利用3D高导电泡沫铜为基底，生长了钙钛矿SnFeNi氧化物并将其活化，开发出A-SnFeNi和低Pt负载的Pt-SnFeNi催化剂分别用于氧析出和氢析出催化剂。该类催化剂中多孔泡沫金属利于气体分子的扩散和释放，并促进催化剂/载体界面的电荷转移，表现出高效的催化活性和稳定性。
该团队还采用可控低温氧化法制备出了钌镍金属/氧化物纳米异质结双功能催化剂，表现出优异的析氢和析氧活性。DFT计算结果表明异质结的存在能增强水的吸附，镍的掺杂可以显著降低水裂解的势垒。利用该催化剂组装的电解水器件的过电压仅190 mV（@ 10 mA/cm2）。
该工作以Nano-Heterostructures of Partially Oxidized RuNi Alloy as Bi-Functional Electrocatalysts for Overall Water Splitting为题发表于Wiley期刊ChemSusChem（2020, DOI: 10.1002/cssc.202000213）。
上海硅酸盐所博士生林高鑫和硕士生王远东为文章共同第一作者，研究员王家成和黄富强为共同通讯作者。上海硅酸盐所计算中心研究员孙宜阳为该论文提供了理论计算支持。