在水电解过程中，设计具有高活性和超稳定性的经济高效的电催化剂以替代贵金属基电催化剂进行析氢反应(HER)至关重要。有文献证明，由于不同元素的协同电子效应，将两种不同的金属合金化是提高催化活性和导电性的有效方法。例如，第二种金属(如 Mo、Ni、Mn和Fe)和Co元素的协同效应可以有效地调整Co物种的电子结构，从而提高HER活性。在此，弘前大学官国清和马克斯普朗克固体化学物理研究所Yufei Ma等通过简便的电沉积方法在碳纤维纸(CFP)上成功合成了具有异质结构的Zn-VOx-Co二维(2D)纳米片。所获得的纳米片由具有异质结构的无定形VOx-Co和Zn-Co结晶相组成。另外，Zn和VOx的双重掺杂优化了Co的d带中心并平衡了H的吸附和解吸，从而增强了固有的电催化HER 活性。因此，在1 M KOH溶液中，最佳Zn-VOx-Co催化剂在低至46 mV的过电位下实现了10 mA cm-2的电流密度，并实现了在η=-100 mV下超过36小时的长期电化学稳定性。实验结果和密度泛函理论(DFT)计算表明，Zn-VOx-Co电催化剂出色的HER性能应主要归功于其独特的纳米结构和相关的电子结构: 1.2D超薄纳米片增加了活性位点并促进了电解质的渗透。同时，重叠的纳米片结构增强了机械强度，确保了氢气产生和释放过程的持久性；2.独特的结晶/非晶异质结构有利于氢吸附或解吸过程。通常，VOx簇掺杂到金属钴中导致形成具有丰富可变价数和大量不饱和化学键的无定形结构，可以增强对水的吸附。同时，Zn物种的引入增加了电导率，可以有效地促进电子转移。特别是晶相和非晶相的协同作用保证了HER过程中吸附和解吸的平衡，显着降低了过电位。3.简便的电沉积方法促进了Zn-VOx-Co纳米片与裸CFP之间的界面电子转移，降低了Zn-VOx-Co基电极的电阻，最终提高了催化效率。Zn-VOx-Co nanosheets with amorphous/crystalline heterostructure for highly efficient hydrogen evolution reaction. Chemical Engineering Journal, 2021. DOI: 10.1016/j.cej.2021.134329
