目前，主要的化学储氢材料有氨硼烷（NH3BH3）、硼氢化钠（NaBH4）、水合肼(N2H4·H2O)等，相较于NH3BH3和NaBH4的高成本和制氢反应的副产物回收困难等特点，水合肼作为一种新型的液态化学储氢材料[13-14]具有以下优点：首先水合肼的物理化学性质稳定，生产规模大，材料价廉易得[15]；其次储氢容量高（8%，质量分数)，可以兼容使用现有汽、柴油的储运和加注等基础设施；最后产物环境友好，制氢反应不产生固体副产物，不产生毒害PEMFCs的碳化物，制氢装置简单且反应条件温和可控，具备在线储/制氢一体化的技术特征，因此水合肼在车载/便携式移动氢源方面的应用潜力巨大[16]。水合肼催化制氢为非均相催化反应，固态的催化剂和液态的水合肼易于分离，水合肼制氢系统可以通过控制催化剂和水合肼溶液的接触和分离实现反应的启动和停止，制氢速率可以通过控制水合肼溶液的加入速度来进行调整。水合肼的催化分解反应和肼（N2H4）一样按如下两条竞争路径进行。
ΔrH(25℃)=-50.6kJ/mol,ΔrG(25℃)=-149.4kJ/mol(1)
ΔrH(25℃)=-111.9kJ/mol,ΔrG(25℃)=-171.3kJ/mol(2)
从热力学的角度来看，式（2）的Gibbs自由能低于式（1），即水合肼不完全分解生成氨气的反应是一个热力学更有利的过程。但不完全分解过程所产的氨气会使Nafion膜及燃料电池的催化剂中毒[17-18]，若想将水合肼作为氢源，应抑制不完全分解反应避免副产物氨气的产生，使其完全分解为氮气和氢气。水合肼制氢技术的关键在于设计和制备合适的催化剂促使水合肼快速地完全分解生成N2和H2（即H2选择性达到100%）。Singh等[19]率先采用共还原法制备出单金属纳米催化剂用于水合肼的催化制氢，实验发现在水溶液中Cu、Ni、Fe、Pt和Pd的H2选择性为0，而Co、Ru、Ir的H2选择性约为7%，Rh的H2选择性最高（43.8%），由此开展了过渡金属纳米催化剂催化水合肼制氢的实验和理论计算研究。
Singh等[20-23]制备出的Fe基、Co基、Cu基和Ni基纳米合金催化剂在常温无碱性助剂的情况下对水合肼的催化性能各不相同，其中Fe基、Co基和Cu基贵金属（Rh、Pt、Ir、Pd）催化剂几乎无活性，而大部分的Ni基贵金属催化剂的H2选择性能够达到100%，由此可见催化剂的元素组成对催化性能具有决定性的作用。但通过以下改性策略可以有效地提升催化性能：一是通过载体负载和改变催化剂的形貌来增加活性位点；二是通过合金效应和载体效应来提高活性位点的本征活性，催化剂的本征活性可以通过调控活性位点的几何结构和电子结构来改变[24]。
实验发现Ni基贵金属纳米催化剂的催化性能特别优异，其催化活性远远高于非贵金属催化剂，但由于贵金属成本高昂、资源稀缺限制了其商业化应用，目前主要从降低贵金属用量和开发非贵金属及非金属催化剂来降低成本，但非金属催化剂的研制主要局限在理论计算预测方面。纳米催化材料的比表面积巨大，其表面原子有着丰富的悬空键和不饱和键，能够产生大量的配位不饱和活性位点，改善了N2H4和反应中间体在催化剂表面的吸附和脱附性能，从而有利于提高催化性能。但由于纳米颗粒表面能高易于团聚和烧结，其稳定性较差易于失活[25-26]，目前主要通过金属或非金属掺杂和载体负载来调节纳米颗粒与载体的吸附强度，减缓纳米颗粒的团聚和烧结来增强催化剂的稳定性[27]。
催化反应主要在催化剂的表界面发生，催化剂表面原子的几何结构、电子结构和配位环境决定着催化性能，研究表界面的催化反应机理有助于阐明能够有效催化水合肼分解的活性位点的本质，从热力学和动力学上揭示活性位点上N—N键和N—H键的活化以及反应中间体形成和转化的反应机制，实现原子级别上活性位点的几何结构、电子结构和缺陷结构的可控合成和分布。目前表界面催化理论计算研究多采用周期性晶体结构模型，主要有团簇模型（clustermodel）和超元胞模型（slabmodel），由于团簇模型难于精确描述由结构松弛和应力效应等引起的计算结果误差，故多采用超元胞模型来模拟周期性晶体结构的催化剂表面[28]。
活性位点的本征活性遵从Sabatier原理，通过评估活性位点与反应物和中间体之间的吸附强度来预测催化剂的本征活性，理想的活性位点既能牢固吸附反应物使反应分子发生活化，又不能吸附太强以致产物无法脱附，处于适中的强度时催化性能最优，即催化活性和吸附能之间呈现出一种火山型曲线的关系[30]。研究N2H4在不同的催化剂表面的吸附性能即可预测催化活性，故初期水合肼催化制氢的机理研究主要是围绕N2H4在催化剂表面的吸附过程展开。催化剂的H2选择性主要由N2H4在催化剂表面上的分解路径决定，而分解路径由肼分子中N—N键、N—H键的断键顺序决定，因此肼在催化剂表面分解路径的理论研究主要是结合密度泛函理论和过渡态理论计算N—N键、N—H键的断键能垒。
图1肼分子在催化剂表面原子上的顶式和桥式吸附构型[29]
Fig.1TheadsorptionconfigurationsofN2H4onthesurfaceatomsintopandbridge[29]
在大量的实验研究中发现，金属催化剂的合金化改性可以改善催化剂的氢气选择性和催化活性（图2），但合金化对上述性能的提升机理并不清楚。He等[41]采用DFT理论计算N2H4在不同掺杂比的Ni基合金表面的吸附能，计算结果表明合金的不同组成比例能够显著地影响N2H4的吸附稳定性，其理论吸附性能最优的合金组成比例和实验结果一致，同时发现N2H4在金属Ni表面的吸附性能会随着覆盖度的改变而改变，覆盖度较小时桥式吸附比较稳定，覆盖度较大时顶位吸附是最稳定的。Shi等[26]通过DFT理论计算发现N2H4在组成比例分别为Ni4W和Ni17W3的合金催化剂表面上最稳定的吸附构型是顶位吸附，N2H4在Ni4W表面原子上的吸附能高于在Ni17W3上的，这和实验中Ni4W的催化性能优于Ni17W3的测试结果一致。
图2金属Ni、金属Ir和合金Ni@Ni-Ir催化剂的催化性能对比[38]
Fig.2ComparisonofcatalyticperformanceofmetalNi,metalIrandalloyNi@Ni-Ircatalysts[38]
Cross等[42]通过理论计算发现合金化的NiZn双金属相较于单金属Ni和Zn的d带中心更加靠近费米能级，因此其对N2H4的吸附性能也更加优异。计算发现N2H4在Ni(111)、Zn(001)、NiZn(111)、NiZn(110)、NiZn(100)晶面的吸附能分别是-1.97、-1.15、-2.71、-2.08、-2.11eV，双金属NiZn（111)、(110)、(100)对N2H4的吸附强度明显高于单金属Ni(111)和Zn(001)。Ni的d带中心值在Ni(111)、NiZn(111)、NiZn(110)、NiZn(100)晶面分别为-1.65、-0.91、-1.13、-0.99eV，Zn的d带中心值在Zn(001)、NiZn(111)、NiZn(110)、NiZn(100)晶面分别为-7.14、-6.51、-6.74、-6.60eV，即合金化双金属NiZn的d带中心相较于单金属均出现了上移更加靠近0eV处的费米能级（图3）。在吸附过程中N2H4中N的孤对电子（N-p）轨道和金属的d轨道相互作用形成成键轨道和反键轨道，根据d带中心理论当d带中心靠近费米能级时推高了反键轨道的能级，从而电子不易于占据反键轨道，因此双金属NiZn的吸附更加稳定[36]。
图3Ni(111)、Zn(001)、NiZn(111)、NiZn(110)和NiZn(100)的d带中心值和电子态密度图[42]
Fig.3Calculatedd-bandcenterandthesurfaceDOSfortheNi(111),Zn(001),NiZn(111),NiZn(110),andNiZn(100)[42]
以上均为N2H4在过渡金属原子表面的化学吸附，而关于N2H4在非金属表面的吸附研究较少。Zeng等[43]发现N2H4在非金属石墨烯表面为物理吸附，这和实验中石墨烯对N2H4的分解反应无活性的结果一致。Esrafili等[44]研究了N2H4在半导体材料碳化硅纳米管（SiCNTs）上的吸附情况，研究发现N2H4倾向于通过一个N原子顶位吸附于荷正电的Si原子上，SiC中Si原子的杂化轨道和N2H4中N原子的轨道同为sp3杂化轨道，从而两者的轨道之间能够最大程度重叠，利于N2H4的吸附。Zheng等[33]对比研究了N2H4在具有类石墨烯平面结构的金属碳化物XC3（X=Al，Ge）和非金属碳化物XC3(X=B，N，Si)纳米片上的吸附性能，理论计算表明吸附能以g-NC3 ①分子内反应 ②分子间反应 N2H4在非金属SiCNTs(silicon-carbidenanotubes)表面上的分解路径和过渡金属上的完全不同[44]，计算结果表明N2H4在SiCNTs上断裂N—N键生成NH2的能垒较高，而通过断裂N—H键不断脱氢生成N2H2的能垒较低，反应易于进行，但N2H2继续脱氢生成N2和H2的能垒较高，不利于生成H2。Zheng等[33]采用DFT理论计算了N2H4在g-SiC3（掺杂有Si原子的二维石墨烯材料）上的分解过程，发现g-SiC3是一种零带隙半金属性质的材料，具有类似于金属的性质，其最优的反应路径和金属上的一样，同为NH2辅助的分子间反应②，通过对比NH2共吸附前后的N—N、N—H键长和N2H4在g-SiC3上的吸附能发现，NH2共吸附后N2H4的吸附变强、N—N键变短、N—H键拉长，因此利于发生分子间反应②。由于C的电负性大于Si，从而C荷负电Si荷正电，荷正电的Si是最受欢迎的活性位点。Gen等[52]将单个Ni原子嵌入蜂窝式层状结构的石墨烯的六角环中（Ni1/C31）来模拟单原子催化剂，计算结果表明由于N的2p和Ni的3d轨道之间的相互作用，N—N键相较于N—H键优先发生断裂形成NH2，然后NH2依次夺取N2Hx(x=1~4)中的H原子发生分子间反应②。这些非金属的理论计算研究有助于开发和预测高效廉价的非金属催化剂。 单金属在高温下易于团聚、烧结稳定性不高，其表面易于被空气氧化形成钝化物，导致催化性能下降，而当Ni和另一种金属或类金属形成合金后，能够显著地提高催化剂的稳定性。金属纳米颗粒形成合金后其表面原子排列方式和电子状态都会发生较大的变化，导致催化剂纳米颗粒表面原子的几何结构和电子结构的改变，从而能够有效地调整催化剂的吸附性能，稳定反应中间体，降低N—H键的断键能垒[39,53]。催化剂表面原子在合金化过程中会产生晶格膨胀，这些表面原子的几何结构改变会产生应变效应（straineffect）[30]，同时双金属之间的轨道杂化改变了态密度和d带中心位置，从而产生配体效应(ligandeffect)，因此催化剂的本征活性能够得以有效的提升[54-55]。 Singh等制备了不同的双金属NPs（nanoparticles，纳米颗粒）催化剂：Ni/Pd[20]、Rh/Ni[21]、Ni/Ir[22]和Ni/Pt[23]，测试发现采用共还原法制备的上述双金属NPs的催化性能均远远高于对照组的单金属催化剂和物理混合的双金属催化剂。通过表征发现上述双金属NPs形成了合金，其表面原子的几何结构和电子结构发生了显著变化，因此其催化性能相较于对照组得到了显著提升[56]。贵金属Pt、Rh、Ir、Pd的原子半径大于金属Ni原子，根据布拉格原理，将其掺杂进Ni原子后晶格会出现膨胀，因此在X射线衍射（X-raydiffractometer,XRD）表征中可以观察到合金NPs的衍射峰位置向低衍射角偏移，由此确认合金的形成，同时通过扩展X射线吸收精细结构谱（extendedX-rayabsorptionfinestructure,EXAFS）的检测也能发现杂金属键的形成。通过X射线光电子能谱（X-rayphotoelectronspectroscopy,XPS）表征中合金催化剂表面原子轨道谱峰的结合能位置偏移，确认双金属表面的电子状态在合金形成过程中也发生了显著变化。 图4催化剂Ni@Ni-Ir/meso-CeO2的制备示意图[38] Fig.4SchematicillustrationofthesynthesisofNi@Ni-Ir/meso-CeO2catalyst[38] 研究发现催化剂的H2选择性强烈地依赖于金属组成比例，如图5所示，Rh4Ni的H2选择性为100%而RhNi4仅为71%[21]，Ni0.93Pt0.07的H2选择性为100%而Ni0.26Pt0.74仅为10%[23]。根据Sabatier原理，存在一个最佳的金属组成比例，使得催化剂表面的活性组分对N2H4的吸附既不过强也不过弱，此时的催化性能最优异[58]。由于常温下H2的解吸过程可能是水合肼分解反应的限速步骤，同时N2在催化剂表面的过强吸附会导致催化剂的失活[47]，而金属催化剂在合金化过程中表面原子的Metal-H、Metal-N键的强度会被显著削弱，从而反应中间体和反应产物（H2、N2）的解吸变得更加容易，因此催化剂的转换频率（turnoverfrequency,TOF）和H2选择性均能得到有效提高。He等也发现由于Ni-Pt[59]、Ni-Ir[60]的合金化，催化剂表面原子的Metal-H、Metal-N键的强度被显著减弱，提升了催化性能。 图5摩尔比不同的RhNi催化剂催化分解水合肼的H2选择性[21] Fig.5SelectivityforhydrogengenerationfromhydroushydrazinecatalyzedbydifferentRh/Nimolarratio[21] 因贵金属催化剂资源有限和价格昂贵，其大规模的商业应用受到限制，由此展开了非贵金属和非金属掺杂制备纳米合金催化剂的研究，如Co/ZnO@NiFe2O4[61]、NiCu/CeO2[62]、NiMo/TiO2[63]、NiFePd[64]、Ni10Mo/Ni-Mo-O/Nifoam[65]、Rh-Ni-B[66]、RhP/rGO[67]、NiPtP/rGO[68]等。 在非均相催化反应中纳米催化剂表界面的成分和结构决定着催化性能，催化剂表面上经常暴露着不同的晶面，晶面不同则表面原子排布不同，因此其催化性能也不同。Wang等[69]通过合成核壳结构的纳米催化剂来调控催化剂的表界面成分和结构，采用晶种生长法合成Cu为核FeNi为壳的Cu@FeNi催化剂（粒径约为8.5nm），使活性成分FeNi合金充分暴露在催化剂表面而不是体相中，这样既能提供更多的活性位点又能通过改善催化剂表界面结构来提高催化剂的本征活性，因此其催化性能相较于普通合金催化剂得到了大幅提升。Zhong等[57]采用电化学置换法将微量的贵金属元素Pt引入到Ni/La2O3催化剂表面，通过热处理使Ni-Pt合金化，成功制备出催化性能优异的核壳结构的Ni@Ni-Pt/La2O3催化剂，其H2选择性为100%，反应速率为312h-1（50℃，碱性环境）。Oliaee等[70]采用固态化学法合成特定形貌的八面体Pt-Ni/C纳米催化剂，使其暴露的晶面均为（111）晶面，通过实验发现单晶面（111）催化剂的H2选择性（100%）高于各种晶面混杂的球形催化剂（75%），但是单晶面（111）催化剂的TOF低于球形催化剂。 Yang等[71]采用液相等离子体技术合成具有独特一维纳米结构的Co-B-N-H纳米线催化剂，此外由于N和H原子的掺杂不仅增加了强碱性位，而且有效地削弱了反应中间体和Co表面原子的吸附性能，因此其催化活性和稳定性均很优异，在无碱性助剂条件下约17min完全分解水合肼，H2选择性达到100%，活化能垒为(39.9±1.5)kJ/mol。Fu等[72]采用静电纺丝和真空热处理法制备出纤维状的Ni纳米催化剂（比表面积132m2/g），其H2选择性为100%，TOF为6.9h-1（60℃，碱性溶液），而颗粒状的H2选择性仅为30%。Wang等[73]采用真空热处理共还原法制备出纤维状的Ni-Cu纳米合金，其催化性能相较于颗粒状的Ni-Cu合金更加优异。 表1不同形貌的NiCo/NiO-CoOx、NiCo/Al2O3和NiCoNPs的催化性能和碱性位 Table1ThecatalyticperformanceandbasicpropertiesofNiCo/NiO-CoOx，NiCo/Al2O3，andNiCoNPswithdifferentmorphologies 新窗口打开|下载CSV 虽然使用强碱性助剂可以提高催化剂的性能，但在反应体系中加入强碱性助剂容易引起反应容器和输送设备的腐蚀，而将金属NPs负载在碱性载体上既可以提升催化性能又可以避免强碱性溶液的腐蚀作用。He等[85]采用强碱性Al2O3作为载体制备出Ni-Al2O3-HT催化剂，Gao等[86]将强碱性氧化物MgO作为载体制备出NiFe-alloy/MgO催化剂，其氢气选择性均超过了90%。 金属纳米颗粒催化剂表面能高、稳定性低，易于烧结团聚而失活，同时分离回收困难，因此其在工业催化中的应用受到了限制。将金属纳米颗粒高度分散在载体上能够有效增加催化剂的比表面积和分散度，提供更多的活性位点，同时载体和金属之间强相互作用（strongmetal-supportinteraction,SMSI）能够有效地改变催化剂表面原子的几何和电子结构，调控活性金属原子的配位环境及金属和载体之间的电荷分布，改变反应中间体的吸附能力，提高纳米催化剂的稳定性和本征活性[27,30]。目前报道的主要载体有碳基载体、金属氧化物、金属有机骨架和其他复合载体等，不同负载型催化剂的催化性能见表2。 表2不同载体负载的金属催化剂在碱性条件下催化分解水合肼产氢的性能比较 Table2Thecomparisonofcatalyticperformanceforhydroushydrazinedecompositionovermetalcatalystwithdifferentsupports Ni0.8Fe0.2/CeZrO2 Pt60Ni40-CND NiPt-MnOx/NPC 5.2 2.2 1.5 70 30 50 100 119.2 170 706 12.3 7 — 50.4 43.9 50.15 [91] [92] [93] 石墨烯（graphene）及其衍生物是一种单原子厚的二维纳米碳材料，具有以下特点：比表面积大，表面电子转移能力强，表面结构和性质易于调整，热/电导率良好，柔韧性好。Wang等[80]采用石墨烯作载体制备出平均粒径为5nm的RhNi@graphene催化剂，而RhNiNPs的平均粒径26nm，实验中RhNi@graphene的催化性能也远远高于RhNiNPs，由此可见石墨烯载体能够有效地提升催化剂的分散性，从而提高催化性能。Song等[87]进一步采用对苯二胺（PDA）对氧化石墨烯（rGO）载体进行碱化制备出Ni0.6Pt0.4/PDA-rGO催化剂，由于PDA中的氨基有利于NiPtNPs负载在rGO上，同时二胺碱化的rGO促进电子从载体转移到金属活性中心，从而形成富电子状态的NiPtNPs，因此相较于未加PDA的Ni0.6Pt0.4/rGO催化剂，其TOF大幅提升。 图7催化剂NiPt/NC的制备示意图[98] Fig.7SchematicdiagramofthefabricationprocessofNiPt/NCnanocompositecatalyst[98] 金属氧化物和载体之间存在着很强的金属-载体相互作用（SMSI），使得催化剂表面原子的电子状态发生改变，有助于催化性能的提升。Chen等[94]采用Cr2O3为载体制备出小粒径、高比表面积的NiFe-Cr2O3催化剂，Yao等[99]采用共还原法制备出非晶态NiPt-MoOx催化剂，以上催化剂的催化性能较镍基合金NPs均有很大的提升。基于XPS中结合能的偏移推测，电子从金属氧化物载体（Cr2O3和MoOx）转移到Ni基合金中，从而Ni基合金的电子态密度增加，电子更易于从镍基合金转移到肼分子的反键轨道上，利于N—H键的断裂。Song等[95]发现Pt0.6Ni0.4@C/rGO的催化性能低于Pt0.6Ni0.4@ZrO2/C/rGO(制备流程如图8所示)，Pt0.6Ni0.4@ZrO2的催化性能低于Pt0.6Ni0.4@ZrO2/C/rGO，平均粒径为1.8nm的Pt0.6Ni0.4@ZrO2/C/rGO催化性能极佳，能在50℃的碱性溶液中1.42min内完全分解水合肼，H2选择性为100%，TOF达到1920h-1。这是由于电子从ZrO2转移到PtNiNPs上，形成富电子状态的PtNiNPs，因此催化性能得以提升。 图8纳米催化剂PtNiNPs@ZrO2/C/rGO的制备示意图[95] Fig.8SchematicillustrationfortheimmobilizationofPtNiNPsonthemetal-organicframeworktemplatedZrO2/C/rGOsupport[95] 非晶态材料具有长程无序、短程有序以及各向同性的特殊结构[100]，同时非晶态合金表面有着高浓度的配位不饱和位点，因此非晶态催化剂的活性和选择性优异[101]。Wang等[102]采用稀土化合物作为载体制备出非晶态的NiPt/Ce2O3催化剂，实验中发现常温下NiPt/Ce2O3的催化性能（TOF为28.1h-1）高于粒径相近的晶态NiPtNPs（TOF为6.4h-1）。随后该课题组在CoPt/CeOx催化分解水合肼的实验中[103]同样发现非晶态催化剂CoPt/CeOx的催化性能高于晶态CoPtNPs催化剂，考虑稀土氧化物CeOx的掺杂破坏了NiPt和CoPt纳米合金的长程有序性继而形成非晶态，从而催化性能得以提升。但非晶态合金表面缺陷较多，势能相对较高，在热力学中是一种亚稳态结构，在一定的温度范围内更易于向热力学稳定的晶态转变，易晶化失活、稳定性不高，因此在性能测试实验中仅经过三次循环测试活性即出现严重的衰退，TEM表征中也发现测试后的催化剂出现团聚现象。Liu等[63]制备的非晶态催化剂NiMo/TiO2的活性经过十次循环测试后也出现了明显的衰减。 金属有机骨架材料（metal-organicframeworks,MOFs）是一种过渡金属离子作为结点与有机配体作为连接桥通过自组装形成的具有周期性网格结构的多孔材料，其表面暴露着大量配位不饱和的金属位点，具有高孔隙率、大比表面积、拓扑结构多样性的优点。将金属纳米颗粒负载在不同系列的MOFs上（如ZIF系列、MIL系列和UiO系列），不仅可以限制金属NPs的生长和团聚，提供更多的活性位点，而且可以改善活性中心的电子转移，从而提高催化剂的活性和稳定性。Xia等[104]采用浸渍法将NiRh合金负载在ZIF-8上，负载后的NiRh@ZIF-8比表面积高达786m2/g，平均粒径仅为1.2nm。催化剂NiRhNPs的氢气选择性为76%，而负载后NiRh@ZIF-8的氢气选择性为100%，同时转换频率也大幅提高。Liu等[105]采用简易的浸渍法将NiPtNPs负载在含有不同功能基团（—NH2、—NO2、—SO3H）的MIL-101上，由于—NH2是电子给体，而—NO2和—SO3H是电子受体，因此NiPt/MIL-101-NH2体现出最优的催化性能，在7min内完全分解N2H4·H2O(25℃，碱性溶液)，H2选择性为100%，TOF为137h-1。 MXene是一种新型的二维纳米层状过渡金属碳/氮化物材料，具有类似石墨烯的电导性质和亲水性，与金属有良好的相互作用，因此作为载体的潜力巨大。Liu等[106]采用一步湿化学方法成功地将RhNiNPs负载在改性的MXene上，制备出平均粒径为2.8nm的RhNi/MXene催化剂，其中Rh0.8Ni0.2/MXene的催化性能最优，H2选择性为100%，50℃时TOF达到857h-1。Yin等[107]采用MnOx改性的MXene为载体制备出RhNi/MnOx-MXeneNPs催化剂，由于无定形的MnOx具有高浓度的不饱和配位点，可以加强金属NPs和载体之间的相互作用，因此双金属载体的RhNi/MnOx-MXeneNPs的催化性能相较于RhNi/MXeneNPs得到大幅提升，H2选择性达到100%，TOF为1101.9h-1。同时MXene表面的功能基团Ti—OH和Ti—F可以将金属NPs很好地锚固在载体上并增加催化剂的亲水性，这些都有利于提高活性组分的分散性和催化剂的稳定性。 目前的研究结果表明负载型Ni基催化剂性能已经很优异，但要实现将水合肼催化制氢作为PEMFCs在线氢源的商业化应用，还需解决以下问题：一是提高催化剂的活性和稳定性，针对催化剂寿命这一关键性能开展深入的研究；二是进一步降低水合肼催化制氢的成本；三是设计和开发具有自主知识产权的基于水合肼催化制氢的燃料电池在线供氢反应系统和装置。