開發高效水電解析氫催化劑是突破制氫成本瓶頸、加速氫能經濟規模化落地的核心路徑。異質界面工程可通過電荷重排優化中間體吸附能提升析氫（HER）性能，但三相體系中組分協同機制與“組分界面-性能”構效關系仍不明確，且異質結微觀結構的電荷轉移與物質傳遞協同優化策略亟待突破。

針對上述問題，廣州能源所制氫與利用科研團隊提出“結構-界面同步優化”策略，構建了三相異質結催化劑a-MoS?/Ni₃S₂/Ni₃N@NF-2。通過調控前驅體比例實現組分/形貌可控合成，建立三維導電網絡和超親水疏氣表面，顯著提升活性位點暴露率與氣泡脫附速率（圖1）。研究表明：Ni₃S₂可調控中間體吸附能，其比例調控可誘導強界面電子相互作用。XPS與DFT計算證實（圖2），Mo位點電子密度提升使氫吸附自由能（ΔG_H*）降低至-0.06 eV，接近鉑基催化劑理論值。

圖1.?多級結構示意圖及HER性能

圖2.?XPS結合能變化及DFT計算

優化后的催化劑在1 M KOH中表現出優異性能：10 mA cm^-2電流密度下過電位僅69 mV，塔菲爾斜率為63.7 mV dec^-1，性能指標居非貴金屬催化劑前列。該研究為三相異質結催化劑界面工程與微觀結構協同優化提供了新思路。

該研究得到廣州市基礎與應用基礎研究項目、國家自然科學基金面上項目等的資助。

相關研究成果發表于能源化工領域期刊Chemical Engineering Journal（論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.161077），中國科學院廣州能源研究所涂志明為第一作者，申麗莎助理研究員和閆常峰研究員為共同通訊作者。