可再生能源驱动的质子交换膜（PEM）电解水制氢被认为是极具前景的绿色制氢技术。然而，由于强酸性和强氧化等苛刻的工作条件，PEM水电解槽阳极催化剂依赖贵金属IrO₂，是阻碍其大规模产业化的瓶颈之一。

二氧化钌（RuO₂），与IrO₂相比价格较低、活性更高，因而被认为是最有希望替代IrO₂的候选材料之一。但是RuO₂在实际OER过程中容易被过度氧化而溶解，导致严重的活性衰减和较差的稳定性。

近日，青岛科技大学刘希恩教授团队将原子分散的V物种，包括V单原子和O-桥V二聚体，引入RuO₂晶格中构建Ru-V双活性位点，从而引发了O-O自由基直接耦合释放O₂（OCM），打破了传统的吸附物进化机制（AEM）中的中间体吸附自由能的线性关系限制，并抑制了晶格氧机理（LOM），极大地提升了RuO₂的酸性OER催化活性和稳定性。

原位谱学研究结合理论计算揭示，与V单原子掺杂的情况相比，O-桥V二聚体的引入更有利于缩短Ru-V原子间的距离和减弱V位点对*O中间体的吸附强度，从而诱发能量更低的OCM路径而进一步降低反应能垒。同时，高度非对称的Ru-O-V局域微结构稳定了表面Ru原子，协同打破了限制RuO₂的活性/稳定性权衡，并实现了高催化性能。

最终，该O-桥V二聚体和V单原子共同修饰的RuO₂ (Vn-RuO₂)在酸性OER中表现出较高的催化活性和稳定性，在连续超过1000小时的测试中依然保持高的催化活性。该研究提出了引入原子级分散的V物种调控催化反应路径以提升RuO₂酸性OER性能的新策略。