大电流密度下水分解制氢反应(HER)在工业制氢中发挥着至关重要的作用，它是解决气候变化挑战同时实现碳中和的有效途径。通过在催化剂表面引入无定形结构进行表面自重建可以诱导大量缺陷和不饱和位点，从而增强析氢反应(HER)活性。

近日，德国锡根大学杨年俊和湖南大学李轩科等提出了一种电化学活化方法来重建Cu-Fe₃O₄催化剂的表面。遵循“溶解-再沉积”路径，在电化学活化过程中，Cu-Fe₃O₄前体表面上会形成有缺陷的FeOOH。

Cu-FeOOH/Fe₃O₄催化剂表现出优异的稳定性以及对碱性HER极低的过电位(在100 mA cm^-2和500 mA cm^-2大电流密度下的过电位分别为129 mV和 285 mV)，远优于Pt/C 催化剂。

Cu-Fe₃O₄催化剂的电流密度在-120 mV vs. RHE处显着增加，在施加50小时活化时间后转变为100% Cu-FeOOH/Fe₃O₄催化剂；当活化时间超过50 h时，电流密度的变化可以忽略不计，说明Cu-FeOOH/Fe₃O₄具有优异的稳定性。

实验和密度泛函理论(DFT)计算结果表明，Cu-FeOOH/Fe₃O₄催化剂具有丰富的氧空位、优化的表面化学成分和电子结构，可提高活性位点的数量和本征活性；通过电化学活化方法在Cu-Fe₃O₄催化剂表面引入有缺陷的FeOOH降低了H₂O解离和H₂的生成能垒。

因此，电化学活化诱导的表面自重建是提高不同HER催化剂体系性能的有效策略，有望实现用于工业中廉价HER催化剂的大规模生产。

Electrochemically Reconstructed Cu-FeOOH/Fe₃O₄ Catalyst for Efficient Hydrogen Evolution in Alkaline Media. Advanced Energy Materials, 2022. DOI: 10.1002/aenm.202200077