Bingbing Qiu, Banglong Shen, Junhao Dai, et al. Regulating interfacial proton transfer via Mo-induced hydrated K+-H2O Networks in CoP@CoMoO4 heterojunction for enhanced alkaline hydrogen evolution. Green Chemistry, 2026, DOI:10.1039/d6gc02036d
论文简介：碱性电解水析氢反应的动力学瓶颈，长期以来源于碱性介质中缓慢的水解离动力学和界面质子供给不足，即使本征活性优异的过渡金属磷化物（如CoP）也难以在碱性介质中充分发挥潜力。近年来，研究者发现电极界面的水分子以不同构型存在，其中水合阳离子层（K+-H2O）因氢键配位数低而最靠近催化剂表面，富集K+-H2O可有效软化界面氢键网络、加速水迁移，从而提升HER动力学。基于此，本文精心构筑了CoP@CoMoO4异质结催化剂，旨在主动提高活性位点CoP附近的K+-H2O局域浓度。通过原位表面增强红外吸收光谱，研究团队观测到异质界面处K+-H2O的显著增富；结合密度泛函理论计算，进一步揭示异质界面引发有利的电子重构与配位环境调控，同时Mo位点借助K+-H2O将界面水中的质子有序输运至CoP活性中心。这一精准的界面重构策略，使得该催化剂在碱性条件下表现出较低的过电位和良好的稳定性。
重要结论：本工作通过构筑CoP@CoMoO4异质结，验证了增加界面水结构中K+-H2O占比对改善碱性HER动力学的积极作用。结合原位红外光谱和理论计算，研究揭示了Mo位点在其中的双重功能：一方面诱导界面电子重构以优化Co活性位点的局域环境，另一方面通过调控界面水分子构型、促进K+-H2O介导的质子转移，从而协同降低水迁移和分解能垒。该催化剂在1 M KOH中仅需59 mV的过电位即可达到10 mA cm-2的电流密度，Tafel斜率低至43 mV dec-1，表明通过主动调控界面水分子结构来提升催化性能是一条可行的策略。这一发现为设计高效碱性HER催化剂提供了新的思路，并强调了在催化剂设计中兼顾电子结构与界面水环境的重要性。
