综述：过渡金属基电催化剂的界面工程用于碱性水分解

这篇综述系统阐述了通过界面工程策略设计过渡金属(Fe/Co/Ni)基电催化剂，优化电子传递动力学(d-electron调控)以提升碱性水分解(HER/OER)性能的创新研究。重点解析了异质界面(金属-化合物/化合物-碳等)在增强本征活性、增加活性位点密度、改善导电性和稳定性方面的协同机制，为开发高效、低成本氢能技术提供了理论指导。

　　

电化学水分解的机制
碱性水分解涉及两个关键半反应：阳极氧析出反应(OER)需要转移4个电子，阴极氢析出反应(HER)涉及2电子转移，理论电位为1.23V。过渡金属d轨道电子可形成亲电/亲核活性位点，但本征导电性差和活性位点不足制约其性能。界面工程通过构建金属-氧化物(如Ni/NiO_x)等异质结构，可优化ΔG_H*吸附自由能，显著降低过电位。

界面工程的功能作用
异质界面产生的内置电场可加速电子转移，如CoP/Co₃O₄界面诱导电荷重分布使Co位点获得最佳d带中心位置。金属-硫化物(FeS₂/MoS₂)界面通过应变效应暴露更多边缘活性位点，将HER活性提升3倍。分级多孔结构(如Ni₃S₂/NF)可实现电解质的快速渗透和气泡释放。

异质界面的结构设计
自支撑电极如碳布负载的CoSe₂/MoSe₂核壳结构通过界面化学键合增强稳定性。三维分级结构Ni(OH)₂/石墨烯通过π-d轨道耦合提升电荷传输效率。原子级界面调控如单原子Fe-N-C界面可同时优化OER/HER双功能活性。

界面工程电催化剂
金属-化合物界面(如NiFe/NiS_x)通过电子注入效应调节Fe³⁺/Fe²⁺氧化还原电位。化合物-碳界面(Co₉S₈/CNT)的sp²-d杂化轨道可降低反应能垒。非金属界面(P掺杂Ni₂P)通过诱导晶格畸变产生缺电子活性中心。

结论与展望
当前界面工程仍面临规模化制备重复性差、原位表征技术不足等挑战。未来可探索机器学习辅助界面设计，或开发新型界面如MXene-硫化物杂化体系。通过精准调控界面原子配位环境，有望实现接近贵金属(Pt/IrO₂)的催化性能。