近日，暨南大学物理与光电工程学院物理学系孟辉教授团队在物理学Top期刊《Applied Physics Letters》（APL）上发表了题为“Mo-doped Ni/NiO supported on oxygen-deficient NiMoO₄ with carbon derived from tannic acid for hydrogen evolution and hydrogen oxidation”的研究论文，是该团队在物理学Top期刊《Applied Physics Letters》发表的第三篇论文。该研究通过原位拉曼光谱等先进技术手段，揭示了在反应过程中对界面水分子氢键网络的调控作用。硕士研究生陈雪淇为论文第一作者，孟辉教授及金彦烁副教授为共同通讯作者，暨南大学为第一单位。

（文章标题页截图）

随着全球能源转型的加速推进，高效、低成本的能源存储和转换技术成为研究热点。在这一背景下，阴离子交换膜单元化可逆燃料电池（AEM-URFC）作为一种先进的能源存储技术，因其在高峰时段通过燃料电池释放能量、在电力过剩时通过水电解存储能量的双重功能而备受关注。然而，AEM-URFC中的氢氧化反应（HOR）和析氢反应（HER）在碱性环境下的动力学性能较差，严重依赖贵金属催化剂。因此，开发高效、非贵金属电催化剂成为该领域的关键挑战。

利用原位拉曼光谱技术，揭示了单宁酸增强电催化活性的独特机制。单宁酸衍生的碳层在催化剂表面形成了一层功能性界面，能够有效重构界面水分子的氢键网络。该碳层减少强氢键的水分子比例，将强氢键（4-HB H₂O）转化为弱氢键（2-HB H₂O和K⁺- H₂O），加速水分子解离与质子传递，从而提高电极表面的电荷转移效率。此外，Ni/NiO异质结构和Mo掺杂的协同作用进一步优化了催化剂的电子结构，促进了HOR和HER的动力学过程。

Ni/NiO-Mo/C@NiMoO_X催化剂的成功开发，不仅为AEM-URFC技术提供了一种高效、低成本的非贵金属替代方案，还为理解电催化过程中的界面水分子调控机制提供了新的见解。这一研究成果有望推动可再生能源存储与转换技术的进一步发展，助力全球能源转型。

（原位拉曼光谱：a、c、e归属于Ni/NiO-Mo/C@NiMoO_X，b、d、f归属于Ni/NiO-Mo@NiMoO_X）

https://doi.org/10.1063/5.0256530

图文：金彦烁

校对：陈科球

初审：黄晶晶

终审：幸江涛