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图1. SCRO 的双钙钛矿结构、元素分布、价态与超交换示意。

图1奠定材料结构基础：SCRO 具有有序双钙钛矿骨架，CoO₆ 与 RuO₆ 八面体通过近 171° 的 Co-O-Ru 键连接。Rietveld 精修 XRD、HRTEM/SAED 和 HAADF-STEM 元素映射证明样品为单相且 Sr、Co、Ru、O 均匀分布；Co/Ru K 边 XANES 指向高自旋 Co³⁺ 与 Ru⁵⁺。Bader 电荷与示意图进一步说明 Ru 向 Co 发生电子给体作用，形成 Co³⁺-O^2--Ru⁵⁺ 超交换通道，为三功能电催化提供内禀电子结构起点。

图2. SCRO 的 OER、HER 和 ORR 三功能电催化性能。

图2直接比较 SCRO、单 B 位对照 SCO/SRO 以及商业基准催化剂的三反应表现。OER 中，SCRO 仅需 297 mV 过电位即可达到 10 mA cm^-2，质量活性和归一化本征活性显著高于 SCO/SRO，并可在 10 mA cm^-2 稳定运行 60 h。HER 中，SCRO 在 -10 mA cm^-2 下稳定 100 h；ORR 中，其电子转移数接近 4，H₂O₂ 产率低，1000 圈循环后极化曲线几乎重合，证明单相 SCRO 同时具备氧电极与析氢电极所需的活性和耐久性。

图3. OER 条件下 SCRO 的表面重构与真实活性组分。

图3揭示 OER 下的“氧化型重构”：原位 XRD 显示主体晶相保持，HRTEM 则观察到表面生成非晶层；随 OER 电位升高，Co 与 Ru K 边 XANES 均向高能移动，Co 和 Ru 平均价态分别升至约 +3.58 和 +5.14。FT-EXAFS 中 Co-O、Ru-O 信号变化进一步表明表面形成高价 Co/Ru 氧羟化物层。因此，SCRO 在 OER 中并非原始晶面直接反应，而是通过表面非晶 (Co,Ru)O_xH_y 层作为真实活性相来加速 OH^- 到 O₂ 的转化。

图4. HER 条件下 SCRO 的金属纳米颗粒外析与活性相识别。

图4显示 HER 下发生“还原型重构”：原位 XRD 在低电位下出现 Ru 和 CoRu 相关衍射信号，HRTEM 直接观察到表面 CoRu 合金和 Ru 金属纳米颗粒。Co/Ru K 边 XANES 随电位负移明显向低能移动，平均价态下降至约 Co +2.56、Ru +3.38；FT-EXAFS 中金属 Co-Ru 和 Ru-Ru 相关信号增强，而 Co-O/Ru-O 信号减弱。作者据此判断，HER 的真实活性组分是从 SCRO 表面外析出的 CoRu 合金与 Ru 金属纳米颗粒，它们共同促进水解离与 H₂ 生成。

图5. ORR 条件下 SCRO 的拉伸应变表面与价态演化。

图5说明 ORR 下 SCRO 不发生明显相分离，而是形成拉伸应变表面。原位 XRD 在 -0.25 V 下随反应时间整体左移，HRTEM 中 (200) 晶面间距由约 0.276 nm 扩大到 0.281 nm；Co/Ru K 边 XANES 显示 Co 和 Ru 价态随时间降低，FT-EXAFS 中金属-氧配位信号减弱。作者将该状态归纳为低氧化态、低配位数、长键长的 tensile-strained surface（TS-SCRO），这种表面晶格膨胀有利于调控 O₂ 和 ORR 中间体吸附，从而支撑高效四电子氧还原。

图6. SCRO 在液态与柔性固态锌空气电池中的器件性能。

图6将三功能催化能力转化为锌空气电池表现。液态 ZAB 中，SCRO 空气电极的充放电电压差为 1.01 V，优于 Pt/C+RuO₂ 的 1.16 V；峰值功率密度达到 216 mW cm^-2，比容量达到 748 mAh g_Zn^-1，并可稳定充放电 1000 h。柔性固态 ZAB 中，SCRO 仍实现 128 mW cm^-2 功率密度，可为手机充电，并在 60 至 -40 ℃、0 至 180° 弯折条件下维持工作，说明该催化剂具备多工况适应性。

图7. SCRO 双功能电极在 AEM 水电解槽及太阳能耦合系统中的表现。

图7验证 SCRO 在水电解器件中的应用潜力。以 SCRO 同时作为阴极和阳极的 AEMWE，在 1 A cm^-2 下电压仅 1.90 V，接近 RuO₂||Pt/C 基准体系，并在 0.5 A cm^-2 下稳定运行 100 h，衰减速率约 0.8 mV h^-1。过电位分解显示 SCRO 主要降低动力学过电位；与商业太阳能电池耦合后，系统能够快速响应自然光照波动，太阳测试前后极化曲线几乎重合，证明其可承受可再生电力输入的不稳定性。