电解水被认为是实现绿色氢能生产的关键技术之一。然而，碱性介质下水电解受限于析氢反应（HER）Volmer步骤缓慢的动力学以及析氧反应（OER）四质子耦合电子转移过程，导致产氢效率低，能耗高。尽管贵金属基催化剂（如IrO₂、RuO₂和Pt/C）表现出优异的性能，但其高昂的成本和稀缺性限制了其大规模应用。因此，开发兼具高活性HER和OER的非贵金属双功能催化电极至关重要。

近日，昆明理工大学冶金与能源工程学院徐瑞东教授、杨邻静博士联合东南大学李桂香教授、瑞士洛桑联邦理工学院Mohammad Khaja Nazeeruddin教授、美国西北大学博士后研究员Jeongwon Kim等人，创新性提出一种一步异质成核策略，制备了非晶Ni₃S₂/晶态Cu电催化材料。通过精确调控电子结构，获得了优异全解水性能的电催化剂。相关成果以“Unveiling Electronic Regulation Mechanism in Amorphous Ni₃S₂/Crystalline Cu Heterointerface for Alkaline Overall Water Splitting”为题，发表在材料科学领域顶级期刊《Advanced Functional Materials》上。我校冶金物理化学专业2022级博士研究生吴全硕为论文第一作者，徐瑞东、Mohammad Khaja Nazeeruddin、李桂香、杨邻静为论文共同通讯作者，昆明理工大学为第一通讯单位。

该研究团队通过实验与理论计算相结合，揭示了a-Ni₃S₂/Cu异质界面的结构与性能的关系。S原子正电荷的聚集显著加快了HER第一电子转移过程的动力学，Cu位点d带中心的上移平衡了H*中间体的吸附/脱附。此外，强界面耦合效应促使表明发生结构重构，削弱了OER关键中间体的吸附。a-Ni₃S₂/Cu在阴离子交换膜电解槽中仅需要1.49 V的槽电压就可以驱动10 mA cm^-2电流密度，为设计新一代低成本高性能水分解的电催化材料提供了原子水平的见解。

该研究工作得到了国家自然科学基金（22262017）、云南省“兴滇英才支持计划”产业创新人才专项（yfgrc202417）、云南省基础研究计划（202301AT070399）等项目的资助。

论文链接: https://doi.org/10.1002/adfm.202515501