全球向可持续能源未来的转变与高效绿色氢（H2）生产系统的进步密切相关。作为一种零碳能源载体，通过纯可再生能源驱动的水电解产生的高纯度H2在减少重工业、长途运输和季节性能源存储等领域的碳排放方面具有巨大潜力。在这方面，水电解不仅是实现这一目标的关键技术之一[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7]。碱性水电解（AWE）是一种大规模工业H2生产的主要方法[8], [9], [10]，它利用了成熟的技术、相对的成本效益，并在其基本配置中避免了贵金属的使用。然而，AWE的广泛应用受到碱性环境中HER过程缓慢动力学的严重阻碍，这导致了显著的效率损失并增加了H2的生产成本。这一障碍促使人们进行了严格的研究，以理解和设计能够高效催化整个碱性HER过程的活性位点。现在，主要技术必须超越仅仅优化氢吸附强度的范畴，明确地诱导水解和最大化氢吸附/脱附的双重作用。为了实现有效的AWE，电催化剂可以被构建为耐用的3D结构，以确保可调的电子框架、反应物和产物的有效质量传输以及在严格操作条件下的持续机械/化学稳定性。层次化的多孔网络有助于高效输送水分子和快速排出气泡，从而缓解扩散限制并提高反应动力学。
地球上丰富的基于钴的化合物已成为非贵金属催化剂用于HER的中心平台[11], [12], [13]，由于钴的灵活化学性质，这些化合物具有许多有益的特性，因此引起了极大的兴趣。这些材料本身的丰富性保证了成本效益和可扩展性，而钴的各种可访问氧化态（Co0, Co2+, Co3+）为电催化提供了必要的氧化还原循环[14], [15], [16], [17], [18]。钴的可调配位环境使得可以通过形成具有独特电子配置的各种化合物来精确工程化活性位点，从而优化氢吸附。
与有序晶体材料相比，结构无序的相缺乏长程有序性，导致许多未饱和的配位位点[19], [20], [21], [22], [23], [24]，具有结构灵活性和各向同性环境，可以作为多步骤反应（如水解和氢重组）的高活性和多功能中心。当这些无序相被整合到异质结构中时，所产生的界面区域显示出出色的电子重分布和各种中间体的增强吸附能量。通过减少相分离和腐蚀，这些内在的缺陷丰富特性和无边界界面不仅提高了内在活性，还由于没有刚性的晶体边界而在操作应力下允许更耐应变的结构，从而提高了稳定性。通过同时增强电荷转移、质量传输和结构完整性，这些先进的纳米材料可以实现创新催化剂的全部潜力，使AWE系统能够在满足全球对经济高效绿色H2需求所需的电流密度下有效运行。
受上述讨论的启发，通过在CF骨架上采用TAA改性的电沉积方法，合理设计了一种具有3D网络结构和丰富纳米尺度界面的多孔双相CoSx-Co(OH)2异质结，在碱性水中表现出增强的HER反应性。CoSx和Co(OH)2之间的多孔互连框架和配位效应可以提供许多可访问的活性位点，确保在HER过程中离子/电子在界面上的有效扩散。DFT分析揭示了有利的界面电子重分布和内在的内置电场，促进了电子从CoSx向Co(OH)2的传输，优化了H*的吸附能量和水解。这与“吸附–解离–脱附”协同机制一致。利用这些特性的CoSx-Co(OH)2/CF电极在碱性电解质中表现出高活性和优异的长期稳定性，在紧凑型零间隙电解槽中实现了稳定的高电流运行。因此，这突显了结构无序双相CoSx-Co(OH)2异质界面系统在AWE中的实用性。
