强酸条件下做 CO2 电还原，一直有一个很难解决的问题：酸性介质可以避免碳酸盐和碳酸氢盐累积，但同时也会带来更强的析氢竞争，C–C 偶联也更慢，所以多碳产物通常不容易做高。

界面水是电催化中反应的核心基础。今天本文想介绍一篇界面水领域经常会被反复提到的经典工作——李剑锋教授团队于 2021 年发表在 Nature 上的文章。文章把视角放在 HER 条件下的单晶 Pd 表面界面水 上，创新性地把 原位 SHINERS 拉曼、单晶电化学和理论计算 放在一起，首次在实际反应电位下直接看到界面水从无序到有序的结构变化，并进一步把这种变化和 Na⁺ 的界面作用、水解离过程以及 HER 活性联系起来。

上一篇我们介绍了一篇界面水领域的经典工作——李剑锋教授团队发表于 Nature 的文章，发现了负电位下界面的Na⁺ 水合水（Na·H₂O）比例增加，使得HER活性提升。本文继续沿着这个方向，介绍另一篇界面水方面的经典文章：陈胜利教授团队2022年发表于Nature Catalysis 的工作，一作为李朋。和前一篇文章相比，这篇文章把重点放在了氢电催化的 pH 效应上，解释了为什么碱性条件下，HER/HOR 动力学更慢。

理论计算常常能得到很多关键信息，但这些信息通常分散在结构、轨道、态密度等结果里，读起来并不直观。把这些结果进一步整理成一张让读者一眼看懂的机理图，是高水平文章非常重要的一步。新加坡国立大学薛君民团队于 2022 年发表于 Nature 的这篇文章，就很好地展示了这个过程。作者根据NiO₆ ↔ NiO₄ 几何转变、轨道变化和反应能量等理论计算结果，整理出了一张清晰易懂的 OER 新机制示意图。今天我们就来讲解一下这张机理图是怎样从理论计算结果一步步得到的。

过去做锂硫、锂氧这类体系，大家更习惯用吸附能、反应能垒、自由能这些热力学指标去筛催化剂。但真正把反应卡死的，往往不是第一步反应能不能发生，而是 Li₂S₂、Li₂O₂ 这类绝缘固相中间体堆起来以后，把电子传输堵住了，导致后续反应越来越难继续。

PEM电解水高度依赖基于 Pt 和 Ir 的电催化剂，但贵金属成本高、资源约束强，也限制了这类体系的大规模应用。北京化工大学邵明飞团队、新加坡国立大学汪磊团队和哈尔滨理工大学刘欣团队这篇 Nature Materials，开发了一种非铂催化剂复合材料——RuO2核 / RuP2壳的Ru基核壳催化剂，在酸性介质中表现出接近 Pt/C 的 HER 活性，并进一步完成了 PEM 电解槽层面的验证。