碱性氢析出这个反应可以用于多种产氢的反应器，对于产生清洁氢至关重要。这个反应最大的问题是有一个水裂解步骤，导致反应动力学缓慢。近日，澳大利亚阿德莱德大学的焦研副教授和郑尧副教授撰写了文章，对过去的提升碱性氢演化反应策略进行总结的基础上、高亮了一篇最新的相关研究文章（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202300873）。

在过去，针对提升碱性氢析出反应提出了很多策略。如上图所示，这些策略主要关注调整反应中间体的吸附性能，例如（1）增强水分子的吸附、以促进电子转移和增进水分解动力学，（2）调整氢分子的吸附强度，（3）增强氢氧根离子的吸附。另一策略（4）直接将目标对准降低水分子分解的难度，常通过增强氢分子和氢氧根离子的共吸附来实现。

尽管通过这些以调节表面吸附强度为核心的传统策略，碱性水裂解的性能得到了很大的提升，但是没太有针对这个问题提出新思路的研究。这篇被高亮的研究文章提出了一种全新的策略来增强碱性氢析出的性能，也就是调整在电极-电解液界面的水分子结构。

如上图所示，这种新方法是在一磷化钴中掺杂两种单原子金属（铱和钌），形成了铱钌双原子位点催化剂（IrRu DSAC）。计算模拟显示这种双位点催化剂增强了局部电荷密度和电场强度，从而影响了电极-电解液界面的水分子网络。这种局部电场强度的变化使得水分子更接近电极表面，有助于水分子的分解，从而大大提高了整个碱性HER的效率。

文章作者随后精确合成了这种双原子位点催化剂样品，并进行了一系列的电化学原位光谱研究。相关结果显示和未修饰的催化剂相比，在双原子位点催化剂表面上形成了一种新的水构型。这种新的构型是水团簇包裹的质子，这种水构型在双原子位点催化剂的表面形成了微酸的环境，更有利于氢析出反应。

文章作者随后在三电极和膜电极的反应器上深入验证了这种新策略的有效性。文章作者发现这种材料工程策略可以提供更好的碱性氢析出活性和三百个小时的稳定性。这一突破性研究提供了增进碱性氢析出性能的全新方法，并为开发出更高效的电催化剂材料打开了思路。