本工作利用表面原生氧化层缺陷锚定策略将Ni单原子锚定在泡沫钛表面，制备了具有孤立非对称性Ni–O–Ti位点的Ni单原子整体钛电极，彻底规避了桥连对称性Ni–O–Ni位点的形成。其中，强亲氧Ti位点与尿素C=O基团作用，以氧端构型吸附尿素，增加了尿素分子C?N键的共振电子云密度，从而避免C?N键过早断裂，促进分子内N–N偶联选择性生成N2。在1.40 VRHE电位下，实现了99%的N2选择性和22.0 mL h–1阴极产氢速率。进一步以商业太阳能单晶硅为电源，构建了可再生能源驱动的高效电解尿液制氢原型装置。本研究实现了尿素的选择性氧化，并阐明了尿素选择性氧化机制，为电解富尿素污水制氢技术奠定了理论基础。

球差校正透射电镜和同步辐射证明，Ni以单原子形式分散在泡沫钛表面，通过O桥键与次外层的Ti原子配位，形成孤立的非对称性Ni–O–Ti位点，规避了对称桥连的Ni–O–Ni位点。

非对称性Ni–O–Ti位点在1.30 VRHE电位下即可实现10 mA cm–2尿素氧化电流密度。更重要的是，该电极尿素氧化的N2选择性高达99%，几乎不产生氰酸盐和（亚）硝酸盐有害产物，在长达10天的运行过程中始终保持出色的尿素氧化活性和N2选择性。含15N同位素的尿素氧化实验表明，生成的N2来自单个尿素分子内的N–N偶联。

原位电化学拉曼光谱和傅里叶变换红外光谱证明，与传统的氮端尿素吸附构型不同，非对称Ni–O–Ti中的强亲氧Ti位点以氧端构型吸附尿素、向尿素分子的C?N键注入电子，导致C?N键红外振动蓝移，从而强化、稳定了C?N键，提高了尿素氧化至N2的选择性。

DFT模拟验证了尿素分子以氧端构型吸附在Ni–O–Ti位点，并进一步定量化了不同构型尿素分子C?N键的共振电子云密度和键强；尿素氧化吉布斯自由能计算发现，氧端吸附构型的尿素倾向于发生分子内N–N偶联形成N2，而氮端吸附构型的尿素倾向于发生C?N键断裂，最终形成氰酸盐和（亚）硝酸盐，阐明了吸附构型依赖的尿素选择性氧化机制。

基于非对称Ni–O–Ti位点尿素选择性氧化，该团队构建了太阳能驱动的电解尿液耦合阴极制氢原型装置。该装置将制氢的太阳能理论能量利用率提升到9.6%，具有良好的尿液脱氮效率和稳定的制氢活性，为实际尿液处理和资源化提供了一种有前景的方案。