堿性氫電催化動力學比酸性條件下低2個數量級，是進一步開發基于陰離子交換膜(AEM)的氫能量轉換和儲存技術(如AEM燃料電池和AEM水電解)的瓶頸。調節電催化劑的表面親氧性被認為是一種有效的策略，可以提高堿性氫電催化動力學，這具有重大的科學和技術意義。

迄今為止，親氧性調節加速堿性氫電催化動力學的機制主要圍繞催化劑-中間相互作用的雙功能或電子效應。值得注意的是，從界面電雙層(EDL)結構的角度來看，這種理解也應該強烈依賴于電極性能，但仍然缺乏足夠的認識。

近日，武漢大學陳勝利和李朋等研究了表面親氧性在影響堿性氫電催化動力學中的界面EDL機制。通過用Mo、Ru、Rh和Au等適體修飾Pt薄膜電極以調節表面親氧性，并系統地結合基本電化學實驗、原位ATR-SEIRAS、密度泛函理論(DFT)計算和從頭分子動力學(AIMD)模擬，發現表面親氧性與堿性HER活性之間存在火山型關系，光譜得到的界面環境信息和電極PZC值之間存在火山型關聯。研究表明，電極表面親氧性影響堿性氫電催化活性的根源是其改變了電極的PZC，從而決定了界面環境和反應動力學。

具體而言，Mo和Au修飾引起的表面親氧性過強和過弱都引起Pt電極的PZC升高，從而使反應電位與PZC偏離較大，進而導致界面電場和剛度過強，氫鍵結構受阻，最終對氫電催化動力學產生負面影響。與此形成鮮明對比的是，Rh和Ru修飾所賦予的適度的表面親氧性可以有效地降低電極的PZC，從而創造了良好的界面環境和對活性的積極影響。

綜上，該項工作不僅為從電催化界面的角度理解電極特性依賴的反應動力學提供了一個新的概念，而且有望通過表面親氧性工程為材料設計提供了指導。

Electric-double-layer mechanism of surface oxophilicity in regulating the alkaline hydrogen electrocatalytic kinetics. Journal of the American Chemical Society, 2025. DOI: 10.1021/jacs.4c14511

（來源：武漢大學 版 權屬原作者 謹致謝意）