近日，我院何纯挺教授带领的分子基能源化学（LMEC）团队在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上发表题为“Deciphering the Role of Lattice Selenium in Electrocatalytic Self-Reconstruction for Boosting Alkaline Hydrogen Evolution”的研究论文。论文通讯作者为何纯挺教授；第一作者为我院博士研究生张晓涵和青年教师章梦甜博士，江西师范大学为论文第一完成单位；该研究工作得到了国家自然科学基金、国家级人才培养项目、江西省自然科学基金的资助。

高效电催化剂的设计是推进电解水制氢工业发展的关键步骤。电催化过程中，催化剂的电化学重构是一种复杂且有趣的物理化学现象，对于理解高效电解水催化剂的活性起源具有重要意义。尽管结构重组可能会掩盖催化剂真实结构与性能之间的构效关系，但它往往有利于形成独特的关键活性位点，尤其在引入诸如硒（Se）等功能杂原子时更为显著。硒掺杂是一种被广泛用于提升过渡金属基催化剂电解水性能的有效策略，然而其对催化剂重构过程的具体影响以及重构后的作用仍不明确。相较于电解水析氧反应（OER），电解水析氢反应（HER）中的此类结构演变常常被忽视。针对这一科学问题，LMEC研究团队选择活性良好且容易发生电化学重构的磷化钴（CoP）作为研究对象，通过有机分子配位策略将Se引入CoP晶格（Se-CoP）中。结合原位PXRD，原位XAS等多种原位表征技术和理论计算，系统地探究了Se在HER中对CoP结构重组行为和催化活性的调控机制，并取得了以下研究进展：

图1. 晶格硒加速Se-CoP自重构为Co(OH)₂和Co纳米团簇异质活性结构

1. 揭示晶格硒加速的两阶段结构演变机制。本研究首次通过多种原位表征技术发现，晶格掺杂的Se能够显著加速Se-CoP的阴极重构，并形成Co(OH)₂和Co纳米团簇异质结构的真实活性中心，其结构演变分为两个阶段：ⅰ）Co原子首先被氧化并与OH⁻结合形成Co(OH)₂；ⅱ）在更高施加电位下，部分高氧化态Co离子被还原为超细的金属Co纳米团簇。密度泛函理论（DFT）计算表明，原位形成的双组分异质结构上残留的硒物种是增强析氢性能的关键。

2. 实现碱性析氢反应中过渡金属磷化物的性能突破。所制备的Se-CoP催化剂在100 mA cm⁻²电流密度下过电位仅为79 ± 2 mV，并且能够在500 mA cm⁻²的高电流密度下稳定运行至少400小时，优于已报道的过渡金属磷化物基HER催化剂。

本工作在原子水平上揭示了杂原子Se对阴极催化剂自重构的影响，为高效HER电催化剂活性起源的理解及其理性设计提供了新的视角。

原文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202507040

                [三审三校：何纯挺 胡晓玉 钟声亮]