有机界面工程因其可精准调控电极表面并提升电催化性能而受到日益关注，但是对其深层机制的全面理解仍显不足。

2025年9月22日，陕西师范大学陈煜在国际知名期刊Chemical Society Reviews发表题为《Organic interface enhanced electrocatalysis》的研究综述，Qing-Ling Hong为论文第一作者，陈煜为论文通讯作者。

在本文中，作者系统梳理了有机界面在电催化中的设计策略与功能角色，将其归纳为三大典型类型：（ⅰ）小分子功能化表面、（ⅱ）聚合物修饰电极与（ⅲ）自组装单分子膜（SAMs）。

作者还详述了各类制备方法，并剖析有机组分与电极材料间的多种相互作用机制，包括共价键合、配位效应及范德华力等。进一步聚焦有机界面如何通过调控局域原子排布、裁剪电子结构和构建有利的反应微环境来实现催化增强，从而为优化催化活性、选择性和运行稳定性提供新思路。

最后，作者总结了面向实际能量转换技术应用时所面临的关键挑战与未来展望，旨在弥合现有知识缺口，为基于分子层面界面工程的高性能电催化剂理性开发提供概念与方法指导。

图1：有机界面层的形成机制与结构特征示意。展示了有机小分子、聚合物与自组装单分子膜（SAM）三类界面在电极上的构建方式及结构差异，为后文分类讨论奠定框架。

图2：聚合物材料表面功能化示意图。(a) Vulcan/PBI复合材料设计策略：PBI包覆提升碳黑在酸性电位循环中的抗氧化稳定性。(b) Pt/C@PANI催化剂结构配置：PANI外壳保护Pt活性位点，提高ORR活性与耐久性。(c) Pd/PANI/Pd SNTAs制备方案：PANI中间层增强甲酸氧化活性与抗毒化能力。(d) PtPd/PPy/PtPd TNTAs制备流程：PPy导电聚合物提升甲醇氧化性能。(e) PANI/CoP HNWs通过质子捕获和质子化胺形成增强HER性能。(f) 不同类型H⁺的电荷分布。(g) 不同质子传递路径的自由能变化。(h) 各种催化剂上H吸附的自由能曲线。

图3：表面活性剂调控金属纳米晶形貌。a-h）分别展示Pd、Au、Pt等纳米晶在oleylamine、PAA、PEI等表面活性剂作用下形成一维纳米线、三叉星、单分散颗粒等形貌，并关联ORR/HER活性提升。

图4：(a) PEI-CNT/GC电极制备示意图：通过浸涂法在碳纳米管/玻碳表面形成聚乙烯亚胺（PEI）层，实现Pt纳米粒子的均匀锚定。(b) CDs/Pt-PANI制备示意图：以碳点（CDs）为掺杂剂，通过电化学聚合在碳布表面先构筑PANI薄膜，再沉积Pt纳米晶。(c) 硅基底上喷雾涂覆PANI薄膜的SEM图像：展示快速成膜获得的均匀多孔结构。(d) CNTs表面原位生长Pt纳米粒子示意图：聚合物作为粘结剂/还原剂，实现Pt纳米晶在碳纳米管上的直接成核与长大。(e) 碱性溶液中浸涂形成聚多巴胺（PDA）薄膜示意图：多巴胺自聚合生成多功能涂层，用于后续金属锚定。(f) 在聚多巴胺包覆的多壁碳纳米管（MWNTs）、碳纳米角（CNs）和炭黑（CB）上固定Pt纳米粒子的示意图：PDA层同时充当还原剂和交联层，实现Pt纳米晶的稳定负载。

图5：分子分散添加剂调控CO₂RR。a）各类有机添加剂（氨基酸、咪唑、硫醇等）在电解液中动态吸附，调控^*COOH/^*HCOO中间体能量，实现CO/HCOOH选择性切换。b,c）展示C1→C₂₊路径跃迁需降低CO-CO二聚能垒，有机添加剂可稳定二聚中间体。

综上，作者系统总结了有机界面工程在电催化领域的三大技术路线，创新性地提出电子调控、微环境调控、分子识别、协同催化与界面保护五大协同增强机制，显著提升了催化剂的活性、选择性与稳定性。

研究证实，通过有机分子修饰可实现活化能大幅降低，调控局域微环境使CO₂还原制乙烯、乙酸等化学品的选择性提高数倍，并利用位阻-氢键网络实现炔烃半氢化超高选择性。同时，导电聚合物包覆有效抑制贵金属烧结，在工业级电流密度下保持长期稳定运行。

该成果不仅填补了有机-无机界面催化理论的空白，构建了界面作用图谱，还建立了原位表征-理论计算-机器学习（ML）融合的研究范式，为高通量筛选与反向设计提供了方法论支撑。

其应用前景广阔，可直接推动绿氢制备、燃料电池、金属-空气电池、CO₂电还原制燃料和高值化学品等清洁能源技术的发展，并有望延伸至光催化、生物电化学及柔性电子器件等新兴领域，对实现碳中和与可持续发展目标具有重要意义。

Organic interface enhanced electrocatalysis.Chemical Society Reviews,2025.https://doi.org/10.1039/D5CS00554J.