摘要：在电化学水分解过程中，催化剂常常发生不可避免地重建。重建既可以增强也可以削弱催化活性，因此制定能够促进有益重建同时抑制有害情况的策略至关重要。具有积极作用的重构催化剂作为一种电化学稳定的结构，保证了催化活性和稳定性，从而支持了高效催化剂的发展。在工作条件下，预

在电化学水分解过程中，催化剂常常发生不可避免地重建。重建既可以增强也可以削弱催化活性，因此制定能够促进有益重建同时抑制有害情况的策略至关重要。具有积极作用的重构催化剂作为一种电化学稳定的结构，保证了催化活性和稳定性，从而支持了高效催化剂的发展。在工作条件下，预催化剂表面结构的变化影响电解质的组成，并且从预催化剂溶解到电解质中的痕量阴离子/阳离子的存在可能对催化性能产生影响。然而，目前的研究大多集中在这些重组催化剂的结构-性能关系上，忽视了在重组过程中溶解在电解质中的组分的作用。因此，综合考虑预催化剂和电解质的变化，研究其作用机理以及进一步设计高活性、稳定的电化学制氢催化剂是迫切需要的。

近日，香港城市大学张文军、洪果、日本东北大学李昊和刘恒等成功合成了高纯度六边形Co2Mo3O8纳米颗粒，并研究了其在水分解过程中的动态表面结构演变。通过计算和实验相结合的方法，研究了Co2Mo3O8的电位依赖性表面结构演变机理，并建立了催化剂结构、性能和机理之间的相关性。研究发现，在室温下，Co2Mo3O8在1.0 M KOH中的表面结构转变可以通过施加电位来控制，其中OH-离子的亲核侵蚀作用导致Mo在预催化剂表面暴露，并溶于电解质中形成MoO42-；进一步增加还原电位导致形成了电化学稳定的Co(OH)2@Co2Mo3O8。机理研究表明，形成的Co(OH)2@Co2Mo3O8异质结加速了水的解离，而MoO42-/Mo2O72-与Co(OH)2@Co2Mo3O8的电位依赖性相互作用激活了H吸附、H偶联和H2解吸的能垒，使得HER活性大大提高。受这种机制的启发，研究人员采用调制偏压方法在Co2Mo3O8上构建了一种有高含量Co(OH)2的Co(OH)2@Co2Mo3O8异质结构。在1 M KOH和50 mM MoO42-条件下，Co(OH)2@Co2Mo3O8在-0.4 VRHE处实现了显著的氢产率(1.85 mol h-1)和法拉第效率(FE，99.9%)，并在约100 mA cm-2的电流密度下稳定运行一个多月，表现出优异的HER活性和稳定性。综上，该项研究强调了在催化剂设计中理解预催化剂重构和电解质演变的重要性，也为合理设计高性能纳米结构提供了指导。

Rational design of precatalysts and controlled evolution of catalyst-electrolyte interface for efficient hydrogen production. Nature Communications, 2025. DOI: 10.1038/s41467-025-57056-6

来源：MS杨站长