电催化析氢反应(HER)由于其在通过电解水实现经济和可持续的制氢过程中发挥的重要作用而受到广泛关注。为了提高地球储量丰富的催化剂的HER活性，设计具有大表面积，高度暴露的表面位点和便捷的电荷传输路径的二维（2D）材料非常有吸引力，并且对电子结构进行合理的调制被认为具有进一步优化固有的HER活性从而实现提高HER性能的优点。

有鉴于此，中国科学技术大学谢毅院士和山东师范大学谢俊峰等人，综述了二维HER电催化剂中电子结构调节的最新进展，包括元素掺杂，形成合金结构，缺陷工程，晶面工程，相调节，界面工程以及与2D基质纳米催化剂的杂交等多种策略，并讨论了电子结构在优化2D HER催化剂的固有HER活性中的作用。

本文要点

1）局域电子结构在优化固有HER活性方面起着至关重要的作用。一方面，电子结构的调节可以有效地调节催化剂表面的氢吸附自由能，这是评价其固有活性的重要描述符；另一方面，电子结构的改变可以有效地优化催化剂的其他物理性能，从而促进电荷转移行为，有利的电荷密度分布以及特定离子在复杂电解质中的优先吸附。

2）对于界面工程和催化剂锚固，应优先表征界面形成或催化剂负载，因为催化剂和载体这两个组分之间的界面的物理和化学性质受它们之间的相互作用以及各个方面的不同原子结构的强烈影响可以极大地改变这种相互作用，从而产生截然不同的电子结构。与上述策略的情况类似，研究混合催化剂和复合材料中界面的稳定性必须进行原位表征，这可以为这种催化剂的结构性能关系的有效性提供直接和动态的证据。

3）总体而言，考虑到HER过程的两步动力学性质，研究人员应特别注意此类2D电催化剂中化学成分，化学状态，配位环境以及缺陷，相，界面或合金结构的稳定性的潜在变化，因为这些这些因素可能会严重影响HER操作过程中的电子结构。因此，通过动态理论计算和原位/操作表征进行必要的动态分析非常重要，应特别注意，这可能有助于进一步提高HER的性能。

总之，该工作有助于为定向设计和开发高效且经济的HER电催化剂提供指导。

参考文献：

Junfeng Xie et al. Modulation of electronic structures in two-dimensional electrocatalysts for hydrogen evolution reaction. Chem. Commun., 2020.

DOI: 10.1039/D0CC05272H

https://doi.org/10.1039/D0CC05272H