制氢HER反应是目前电催化、电化学发展中最关键的反应。在碱性体系中，描述随pH变化相关的催化剂结构-催化活性关系、催化活性描述符仍未得到很好的揭示。

比如在Pt(111)界面修饰Ni(OH)₂能够有效改善HER反应速率，但是目前仍没有相关研究对较低Ni(OH)₂覆盖度如何影响Cu催化剂（价格上远远低于Pt的质量）的电催化反应活性。

有鉴于此，西班牙阿利坎特大学Víctor Climent、奥地利因斯布鲁克大学Julia Kunze-Liebhäuser等报道研究了在Cu(111)催化剂的表面上修饰0.1和0.2单层Ni(OH)₂，发现随着覆盖度增加，催化反应活性产生非线性显著提高。

本文要点：

（1）

电化学测试发现，在Cu的界面上加入0.1单层Ni(OH)₂无法显著提高碱性HER催化反应动力学，加入0.2单层Ni(OH)₂能够导致Cu的催化活性提高13倍。通过原位电化学扫描隧道显微镜，作者发现Ni(OH)₂修饰到Cu的界面上导致Cu的形貌显著变化，而且产生更高的界面粗糙度，因此导致界面吸附水分子排列不均匀。

（2）

通过激光诱导瞬时电位测试，作者发现水分子的取向与过电势有关，其中只有修饰0.2单层Ni(OH)₂的Cu催化剂上才能在靠近HER起始电压发生高度位错的界面水分子层。这种效果导致电荷穿过电化学双电层的能垒降低，因此促进和提高水分子的活化。

（3）

这种从分子级别对电催化反应机理为理解复杂的碱性HER反应提供经验，为进一步研究碱性HER反应的描述符、发展Cu基催化剂的结构-活性关系提供经验。

参考文献

Andrea Auer, Francisco J. Sarabia, Daniel Winkler, Christoph Griesser, Víctor Climent*, Juan M. Feliu, and Julia Kunze-Liebhäuser*, Interfacial Water Structure as a Descriptor for Its Electro-Reduction on Ni(OH)₂-Modified Cu(111), ACS Catal. 2021, 11, 10324–10332

DOI: 10.1021/acscatal.1c02673

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c02673