电化学水分解是将可再生能源转化为可储存的绿色氢气的关键技术，为实现可持续能源未来至关重要[[1], [2], [3]]。对于大规模工业应用，碱性电解槽通常是首选，因为它们成本较低、经验证的耐用性以及巨大的可扩展性[[4], [5], [6], [7]]。然而，由于涉及水分解步骤（H2O?+?e??→?H*?+?OH?），碱性介质中的氢演化反应（HER）反应动力学较慢，通常比酸性介质慢2-3个数量级[[8], [9], [10], [11], [12], [13]]。因此，开发高效且原料丰富的碱性HER催化剂仍然是一个紧迫且关键的挑战[[14], [15], [16]]。
合理设计碱性HER催化剂需要全面考虑水分解以及H*和OH*中间体的脱附过程，这两个过程相互关联并受Sabatier原理的支配。为了在这些过程中寻求最佳平衡，一种有前景的策略是制造具有空间相邻且功能协同位点的多组分催化剂[[17], [18]]。在这方面，异质界面工程为优化相组成、界面结构和材料相互作用提供了强有力的手段，从而为构建多位点催化剂以及定制其表面电子性质和界面电荷转移动力学提供了丰富的机会[[19], [20], [21], [22], [23]]。在各种异质界面中，过渡金属/过渡金属氧化物（TM/TMO）对由于其成本效益、天然丰度以及特别有利的催化性能而受到了广泛关注[[24], [25], [26]]。已经证实，这种组合可以协同催化碱性HER，其中TMO有效促进H2O的分解（Volmer步骤），而相邻的金属位点加速H*的脱附（Heyrovsky或Tafel步骤）[27,28]。此外，金属相和氧化物相之间的能带偏移可以驱动界面极化，产生一个方向性的内建电场（BIEF），促进电子在界面上的转移[29,30]。尽管有这些优势，传统的TM/TMO系统仍面临一些内在限制[[31], [32], [33]]。首先，氧化物组分的导电性差，由于其载流子密度和迁移率有限，对电子传输构成了显著的动力学障碍，导致电荷转移电阻增加[[34], [35], [36]]。其次，TMO表面的强亲水性导致OH*中间体强烈吸附，可能会干扰水分解的平衡，甚至阻塞活性位点[[33],[37],[38],[39]]。第三，金属组分对H*中间体的结合能（ΔGH*）通常不佳，导致脱附动力学缓慢或质子还原效率有限[40,41]。总体而言，这些限制可能会严重损害TM/TMO催化剂的整体HER性能。通过电子结构调控和表面化学优化来克服这些限制对于充分发挥其催化潜力至关重要。
本文报道了一种Cu-Co/N-MoO2异质界面催化剂的设计与合成，重点研究了通过氮掺杂和Cu-Co合金化分别调节氧化物和金属组分的电子结构，并将这些改性与催化剂表面OH*和H*中间体的吸附/脱附性质进行了关联。我们的实验和计算研究表明，氮掺杂在MoO2中引入了电子改性，从而增强了其H2O分解的催化功能并减弱了OH*的吸附强度。此外，氮掺杂引入了中间带电子态，显著提高了MoO2的导电性。同时，将Cu（具有较弱的氢结合能力）与Co（具有较强的氢结合能力）合金化，优化了金属位点的d带电子结构，使得H2的脱附接近热中性。这些电子结构和表面化学的协同改性，加上Cu-Co/N-MoO2异质界面的构建，使得碱性HER的所有基本步骤的反应动力学得到加速。因此，Cu-Co/N-MoO2催化剂表现出优异的性能，在10 mA cm?2?2?2
