用于高效碱性析氢反应(HER)的过渡金属氧化物电催化剂在能量转换方面具有优异的性能，但其面临着缓慢的水解离和不利的氢迁移和耦合的限制。

韩国成均馆大学Hyoyoung Lee团队利用密度泛函理论(DFT)研究了NiO上化学羟基化和物理异质界面诱导的电子调控，为设计出高碱性HER性能的电催化剂提供新的策略。

作者对Cu、NiO/Cu、HO-NiO、HO-NiO/Cu和2HO-NiO/Cu这几种构型进行DFT计算。结果表明，羟基化能够加速水分解，水分解富集的H*最初稳定在NiO的O位点，然后通过异质界面以温和的吸附能逐步转移到Cu表面(Cu为H₂的形成和释放提供了丰富的反应位点)。

从热力学的角度来看，这种溢出通道能够使H*快速迁移，从而可以被Cu有效地利用来生成H₂。

结合DFT计算结果，作者将活性NiO负载到铜表面上得到NiO/Cu，随后在中等浓度KOH中进行电化学羟基化(HO_M-NiO/Cu)。

该催化剂具有优异的HER性能，1.0 M KOH中，10 mA cm^-2和1000 mA cm^-2的电流密度下，HO_M-NiO/Cu分别具有33 mV和310 mV的过电位。另外，利用其进行光电化学水和海水分解，太阳能-氢气(STH)转换效率分别为20.7%和20.63%。

Unraveling the synergy of chemical hydroxylation and the physical heterointerface upon improving the hydrogen evolution kinetics. ACS Nano, 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c05324