利用各种高效非贵金属材料作为水电解的催化剂可以实现经济和可持续生产绿色氢气。其中，Ni的硫化物因其高活性、独特的结构构型和优良的导电率而被认为是一种很有前途的候选物。然而，在催化过程中，这些硫化物不可避免地会被部分甚至全部氧化成金属(氧化物)氢氧化物。特别是，在高电流密度(＞500 mA cm-2)保证硫化镍的活性和稳定性是一个更大的挑战。
此外，不完全可逆重建和可溶性硫酸盐的形成也影响了硫化物催化剂的稳定催化作用。因此，有必要建立一种有效的策略，在不抑制其优异活性的情况下提高硫化镍的稳定性。近日，兰州大学席聘贤和安丽等基于Fick定律，通过精确调整氧-硫交换过程，设计并合成了一系列包层型NiO/NiS异质结构。密度泛函理论(DFT)计算结果表明，O-Ni-S原子排列是在氧化物-硫化物界面上最稳定的形式。结合多种原位光谱分析，发现这种排列模式可以促进电子从NiS转移到NiO，从而导致电子在表面NiO上积累，降低表面Ni-O键的共价性。这意味着，NiS通过界面电子相互作用耦合NiO稳定成分，可以潜在地增强电荷转移，防止Ni2+离子沉淀，并将晶格氧固定在晶体结构中。由于Ni位点和O位点稳定，构建的具有增强耐腐蚀性的NiO/NiS即使在500小时CP测量后，在10 mA cm-2电流密度下的过电位仅为256 mV，以及在500 mA cm-2电流密度下能够稳定电解超250小时。进一步研究发现，包层型NiO/NiS的适度重建是由于Ni的可逆溶解；并且在重建的NiOOH中掺杂少量的S原子，使重建的NiO/NiS对含氧中间体具有中等的吸附和解吸强度，以保持高效的长期催化作用。总的来说，该项工作证实了精确控制涂层的组成和厚度对于提升催化剂稳定性的重要作用，为设计和开发高效稳定的阳极催化剂提供了一种新的表面改性策略。Surface cladding engineering via oxygen sulfur distribution for stable electrocatalytic oxygen evolution reaction. Angewandte Chemie International Edition, 2024. DOI: 10.1002/anie.202413348
