在所有研究材料中，鎳（Ni）基催化劑是唯一在堿性電解質(zhì)中進(jìn)行氫氧化和析氫反應(yīng)（HOR和HER）的非貴金屬基替代品，但由于其不利的氫吸附行為，其活性有待進(jìn)一步提高。
基于此，南開(kāi)大學(xué)袁忠勇教授（通訊作者）等人報(bào)道了通過(guò)原位形成的金屬氧化物界面偶聯(lián)改變d-帶中心，獲得了具有優(yōu)異電催化性能的Ni。合成的MoO2偶聯(lián)Ni異質(zhì)結(jié)具有明顯的HOR活性，甚至接近商業(yè)20% Pt/C，在堿性電解質(zhì)中具有更好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。Ni-MoO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)也獲得了優(yōu)異的HER性能。為揭示MoO2界面耦合對(duì)Ni堿性HOR/HER活性的內(nèi)在影響，利用DFT進(jìn)行了模擬。計(jì)算得到純Ni的H吸附自由能（ΔGH*）為-0.423 eV，顯示出更高的H結(jié)合能力。純MoO2表現(xiàn)出更強(qiáng)的氫結(jié)合能，而Ni-MoO2與其他異質(zhì)界面耦合后，其ΔGH*顯著降低至-0.035 eV，接近理想值，HER活性突出。作者還檢測(cè)了Ni-MoO2界面上各種可能的位點(diǎn)，以可視化可能的反應(yīng)位點(diǎn)。最佳吸附位置表明，靠近Ni-MoO2界面的Ni原子具有更低的氫吸附能，表明Ni與MoO2偶聯(lián)后電子構(gòu)型的改變顯著促進(jìn)了氫的吸附/解吸過(guò)程。此外，計(jì)算得到的*OH（ΔGOH*）在Ni-MoO2上的吸附能為-0.253 eV，比MoO2（-0.570 eV）為正，但比純Ni（0.159 eV）為負(fù)，表明MoO2與Ni偶聯(lián)可明顯提高Ni-MoO2的表面羥基吸附能力。優(yōu)化后的吸附構(gòu)型表明，*OH中間體有吸附在界面位點(diǎn)上的趨勢(shì)，具有相對(duì)較低的吸附能。總之，這種金屬和金屬氧化物耦合策略?xún)?yōu)化了氫結(jié)合和羥基結(jié)合，并協(xié)同導(dǎo)致了在堿性介質(zhì)下對(duì)HOR和HER的優(yōu)異性能。Interface Metal Oxides Regulating Electronic State around Nickel Species for Efficient Alkaline Hydrogen Electrocatalysis. Small, 2022, DOI: 10.1002/smll.202206196.https://doi.org/10.1002/smll.202206196.
