氫氣 (H₂?) 因其高能量密度和環境友好性而成為最有希望替代化石燃料的電催可再生能源。目前，化析工業上H₂的氫反生產主要通過蒸汽甲烷轉化和煤氣化，因此導致碳排放量大幅增加。應專堿性水分解是題材一種綠色且有吸引力的可擴展氫氣供應技術。然而目前，料牛水裂解制氫與工業制氫相比在經濟上還相差很遠，電催主要原因是化析電力成本高，電極耐久性差等。氫反特別是應專在超高電流密度（≥1 A cm^-2），電極必須盡可能降低過電勢以降低電力成本，題材同時在超高電流密度下的料牛電化學過程中還要保持長期的微觀結構和機械穩定性。眾所周知，電催Pt基催化劑是化析析氫反應 (HER) 的基準電催化劑，但因其成本過高導致大規模工業應用成為阻礙。氫反HER電催化劑的研究方向可以分為兩個。方向一是盡可能研發低Pt含量并提高HER質量活性的Pt基催化劑。另一個方向是，開發高效非貴金屬催化劑以降低過電位和提高穩定性。在過去的幾年中，研究學者們提出很多有關HER催化劑性能提高的方法，例如：缺陷工程，形態結構工程，異質結工程，相位工程以及單原子工程等。因此，如何實現全面工業化電化學水分解制氫是目前科研界最熱門的研究之一。

1.?Adv. Funct. Mater.：致密鉑/鎳氧化物異質界面實現安培級高效穩定析氫

基于泡沫鎳（NF）表面的原始氧化層和凸起結構，澳門大學Kwun Nam Hui教授、湯子康教授聯合南京工業大學邵宗平教授、英國東英吉利大學Kwan San Hui教授等人開發了一種由致密Pt NPs固定的富含氧空位的NiO_x異質結（Pt/NiO_x-O_V）組成的三維準平行結構作為堿性HER催化劑。實驗和理論結合表明，將Pt NPs錨定在NiO_x-O_V上會導致態密度（DOS）分布改變的富電子Pt物種，這可以有效地優化d帶中心和反應中間體的吸附，并增強水的解離能力。所制備的催化劑表現出卓越的HER性能，在10 mA cm^-2下具有19.4 mV的低過電位，質量活性比20%Pt/C高16.3倍，在1 A cm^-2中具有超過100 h的長期耐久性。此外，與NiFe層狀雙氫氧化物相結合的組裝式堿性電解槽只需要1.776 V的極低電壓就能達到1 A cm^-2，并且可以穩定運行400小時以上，這是極少實現的。相關研究成果以“Dense Platinum/Nickel Oxide Heterointerfaces with Abundant Oxygen Vacancies Enable Ampere-Level Current Density Ultrastable Hydrogen Evolution in Alkaline”為題發表在國際知名期刊Adv. Funct. Mater.上。

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2.?AEnM：焊接在泡沫鎳上的位錯網絡增強的PtNi納米催化劑用于在超高電流密度下高效和持久的析氫反應

近日，天津大學楊靜、董存庫和北京理工大學劉戰偉以及布魯克海文國家實驗室趙雪茹等證明了通過采用經由工業激光焊接機在液氮中激光直寫的合成方法（MLDW-LN），獲得了牢固焊接在泡沫鎳（NF）上的大面積低鉑含量的具有位錯網絡的PtNi納米催化電極。位錯引起的拉壓應變的耦合降低了PtNi合金表面H₂O裂解的勢壘，同時減弱了對H⁺的吸附提升了堿性HER反應的催化活性。此外，PtNi單晶納米顆粒中高密度位錯線形成的位錯網絡，抑制了位錯線運動，提高位錯結構穩定性，使得其在超高電流密度下仍能保持高活性。在堿性介質中，PtNi/NF催化電極在10和1000 mA cm^-2下實現了創紀錄低的HER過電位-5和63 mV，在1 A cm^-2下進行300 h計時電流測試后，活性衰減可以忽略不計。PtNi/NF催化電極表現出比20 wt% Pt/C高16倍的高Pt質量活性，超過了最近報道的大多數高效Pt基催化劑。

相關研究文章以“Dislocation Network-Boosted PtNi Nanocatalysts Welded on Nickel Foam for Efficient and Durable Hydrogen Evolution at Ultrahigh Current Densities”為題發表在Advanced Energy Materials上。

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3.?Advanced Materials：自適應誘導的金屬–載體相互作用在釕位點上的堿性析氫反應

韓國蔚山國立科學技術研究所Jong-Beom Baek聯合高麗大學Sang Kyu Kwak團隊報告釕（Ru）納米顆?？梢酝ㄟ^電子金屬-載體相互作用自適應到Fe₃O₄和碳載體（Ru-Fe₃O₄/C）中，對堿性析氫反應（HER）產生強大的催化活性。光譜證據和理論計算表明，Ru-Fe₃O₄/C中發生了電子擾動，并且電荷重新分布直接影響了催化過程中的吸附行為。通過軌道混合形成的Ru-O鍵改變了表面Ru位點的電荷狀態，使得更多電子流向H中間體（H^*）以實現有利的吸附。Ru-O鍵的弱結合強度也增強了H的反鍵特性，使H*組分更有利地重組成H₂分子。由于這種令人滿意的催化機制，Ru-Fe₃O₄/C負載納米顆粒催化劑在堿性介質中表現出比商業Pt/C基準更好的HER活性和穩定性。相關成果以“Self-Accommodation Induced Electronic Metal–Support Interaction on Ruthenium Site for Alkaline Hydrogen Evolution Reaction”發表在Advanced Materials上。

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4.?中南大學劉敏Angew :原子局部電場誘導的堿性析氫反應界面水定向

近日，中南大學劉敏教授利用IrRu雙異核單原子位點（IrRu-DSACs）設計了原子不對稱的局部電場，以調節H₂O的吸附構型和取向，從而優化其離解過程。這項工作為探索單原子位點在堿性析氫反應中的作用提供了一種新的途徑。相關研究成果以“Atomically Local Electric Field Induced Interface Water Reorientation for Alkaline Hydrogen Evolution Reaction”為題在Angewandte Chemie International Edition上發表。

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5.?復旦大學董安鋼&李同濤AEM：多級結構調控解鎖2H-MoS2超高電流密度下析氫活性

近日，復旦大學董安鋼教授/李同濤青年研究員課題組提出了一種同步多級結構調控策略，大幅提高了2H-MoS₂的HER性能，使其有望實現在安培級電流密度下的實際應用。通過限制少層的弧形MoS₂納米片在管狀介孔石墨框架中的外延生長，可以對MoS₂在長度尺度上進行七個數量級內的調控。制備的MoS₂@C超級管得益于其從原子尺度到顯微尺度上的獨特結構特征，具有豐富的邊緣位點的硫空位，能夠促進電荷及質量傳遞，有利于氣泡的快速移除。該MoS₂@C在高電流密度下的HER活性超過以往報道的2H-MoS₂催化劑以及商業化的Pt/C催化劑。該研究成果以“Unlocking the Ultrahigh-Current-Density Hydrogen Evolution on 2H-MoS₂?via Simultaneous Structural Control across Seven Orders of Magnitude”為題發表在知名期刊Advanced Energy Materials上。

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6.?Small：非金屬異質結構提高酸性析氫反應

近日，希臘理論和物理化學研究所?Nikos Tagmatarchis團隊成功將碳點（CDs）原位生長在碳納米角（CNHs）上實現全碳非金屬之間的異質界面作用（CDs/CNHs nanoensemble）。CDs/CNHs nanoensemble表現出對HER的高催化活性。相關的研究成果以“Carbon Dots Strongly Immobilized onto Carbon Nanohorns as Non-Metal Heterostructure with High Electrocatalytic Activity towards Protons Reduction in Hydrogen Evolution Reaction”為題發表在Small上。

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7.?ACS Sustain. Chem. Eng:原子級精確的鎳納米團簇用于提高析氫反應性能

近日，印度納米科學技術研究所Amitava Patra團隊通過在二維MoSe₂納米片(NSs)上設計了水溶性原子級精確的Ni納米團簇(NCs)，MoSe₂和Ni NC之間的強界面相互作用提高HER的催化性能。相關的研究成果以“Atomically Precise Ni Nanoclusters for Improving Hydrogen Evolution Reaction Performance”為題發表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering上。

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8.?Advanced Functional Materials： 新發現！調控MOS2三元異質結構增強析氫催化反應！

二維過渡金屬二硫化物（2D-TMD）從半導體（2H）到金屬（1T，1T'）相的相變過程為析氫催化的迭代提供了方向性。到目前為止，相工程方法得到了深入探索，作為在能量存儲和催化領域發現用于電子和電極設備的低成本新型納米材料的實用工具。然而，2H/1T、2H/1T'或1T/1T'之間的異質結構在電催化過程中作為關鍵活性位點發揮作用而被忽視。此項研究報告了一種簡單的碳摻雜范例，能夠增強MoS₂相變，以及密度泛函理論計算和解釋相變的反直覺方向性的基本原理。實驗和模擬結果表明，碳作為間隙原子的存在比取代原子更有利于相變的發生，2H和1T或1T'之間的異質界面更有利于電荷轉移。正如預期，三元異質結構納米薄膜在微電化學測量和常規電解電池中均顯示出優異的電催化活性。該結果為2D-TMDs相變機制提供了新的見解，并為可擴展生產的三元異質結構電催化劑提供了指導。

青島理工大學、西安交通大學和韓國首爾大學共同完成，通訊作者為Jin Wang、Zhongxiao Song和Ho Won Jang。相關研究工作以“Modulating Trinary-Heterostructure of MoS₂?via Controllably Carbon Doping for Enhanced Electrocatalytic Hydrogen Evolution Reaction”為題刊登在功能材料頂刊Advanced Functional Materials上。

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