氫電催化中大的動力學pH效應的起源，即從酸到堿時反應動力學大約降低兩個數量級，遠未達成共識。基于此，武漢大學陳勝利教授（通訊作者）等人報道了以鉑（Pt）上的HER/HOR為模型系統，通過結合從頭算分子動力學（AIMD）模擬和原位表面增強紅外吸附光譜（SEIRAS）與衰減全反射（ATR）構型，研究了pH依賴反應動力學的潛在起源。

AIMD模擬結果表明，氫吸附強度和水解離/形成屏障都不是堿性溶液中氫電催化動力學大大降低的原因。通過仔細分析AIMD模擬的EDL結構，作者發現堿性界面上存在可見的水間隙，這將導致氫鍵網絡的連通性大大降低，從而增加界面區域的氫轉移屏障。更重要的是，計算振動態密度（VDOS）和實驗SEIRAS結果之間的一致性明確地驗證了模擬的界面結構。

此外，對Pt-Ru合金的AIMD模擬表明，Ru位上的OH_ad可以顯著改善堿性界面上氫鍵網絡的連通性。OH_ad的這種作用很好地解釋了為什么Pt-Ru在堿性條件下的氫電催化反應中比Pt更為活躍，并進一步證實了界面氫鍵連接性在HER/HOR動力學中的關鍵作用。

這些發現應為界面EDL在電催化動力學中的關鍵作用提供重要見解，并為理解電催化pH效應提供獨特的視角，這些效應在各種能量轉換反應中具有普遍意義，例如HER/HOR、CO²還原和氮還原。同時，本研究也為通過AIMD模擬、計算光譜學和實驗光譜學相結合來探索電化學界面的結構和過程提供了一個可供參考的研究模式。

Hydrogen bond network connectivity in the electric double layer dominates the kinetic pH effect in hydrogen electrocatalysis on Pt. Nat. Catal., 2022, DOI: 10.1038/s41929-022-00846-8.

https://doi.org/10.1038/s41929-022-00846-8.