電解水析氫反應（HER）作為解決全球能源危機的有效策略顯示出巨大的潛力。對于電解水，最優異的HER貴金屬電催化劑包括鉑，因為貴金屬的稀缺性和高成本限制其的廣泛應用。貴金屬催化劑在較寬的pH范圍內表現出良好的HER催化活性，這對于從酸性腐蝕到堿性微生物電解等各種操作環境的工業應用是必不可少的。然而，由于酸性和堿性條件下的HER機制存在差異，因此設計在不同pH條件下應用的高效非貴金屬基HER催化劑具有挑戰性。

為了克服這一障礙，最有效的策略之一是在兩種或兩種以上不同材料之間構建一種混合或復合結構，揚州大學郁旭，成均館大學和Kim Jung Kyu展示了一種由強耦合的二維（2D）NiCo₂S₄和2D ReS₂納米片（NiCo₂S₄/ReS₂）組成的高效且穩定可在廣泛pH范圍內通用的HER電催化劑。

NiCo₂S₄/ReS₂ 2D-2D納米復合材料直接生長在碳布襯底表面，在電流密度為10 mA cm^-2時，在堿性和酸性條件下的Tafel斜率分別為78.3和67.8 mV dec^-1時，NiCo₂S₄/ReS₂表現出優異的HER性能，過電位分別為85和126 mV。當NiCo₂S₄/ReS₂作為OER催化劑時，其過電位為308 mV，遠低于商業RuO₂、NiCo-LDH和NiCo₂S₄，而ReS₂沒有觀察到OER催化性能。

此外，在1 M KOH中利用NiCo₂S₄/ReS₂同時作為陽極和陰極，在10 mA cm^?2時觀察到全解水系統具有低電位為1.63 V，表明其在堿性介質中的全解水過電位僅為400 mV。當利用循環伏安法循環1000次后，NiCo₂S₄/ReS₂雙電極系統的電壓變化不明顯以及在長期計時電位測試結果中也顯示出優異的穩定性。其性能與其他非貴金屬基催化劑的性能相比也十分優異，證實了NiCo₂S₄/ReS₂作為高效全水解電催化劑的潛力。

理論和實驗表征表明，容易產生HER的原因是界面S位上H^*的吸附能較弱，這是界面S位點與ReS₂外部的S原子相比缺乏電子的結果，平均差異為0.02e^?。在NiCo₂S₄/ReS₂界面，Ni（或Co）原子與ReS₂層中的S原子之間形成了Ni-S（或Co-S）鍵，其中部分電子從Ni（或Co）原子轉移到ReS₂層中的S原子。

因此，NiCo₂S₄層中Ni或Co-鄰位S原子中的電子被轉移到需要電子的Ni和Co金屬中，最終成為缺電子的S位點。本研究為合理設計在廣泛pH范圍內通用的HER電催化劑提供了一種簡便的制備方法。此外，通過誘導自旋交叉表面或界面金屬原子通過電子轉移增強催化反應動力學的策略同樣對未來研究具有推動作用。

Electron transfer-induced metal spin-crossover at NiCo₂S₄/ReS₂ 2D–2D interfaces for promoting pH-universal hydrogen evolution reaction, Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/adfm.202210072.

https://doi.org/10.1002/adfm.202210072.