由可再生电力驱动电解水制备绿氢为完成双碳方针供给了一条极具发展前途的途径。自1789年以来，碱液电解水制氢作为一种老练的工业制氢技能已取得了很大的前进，但其低电流密度（高欧姆阻抗）、低能效和低操作压约束了其使用场景。相比之下，依赖于质子传输的PEM电解水制氢技能能有用战胜碱性环境中的问题。但是，PEM电解池的强酸性的工作环境（pH≈2）需求用贵金属催化剂才来保证其长执役功能。规划高活性和高安稳性的非贵金属催化剂将大大下降PEM电解池运转本钱。

  鉴于此，研讨人员使用硫掺杂诱导相结构改变战略，成功的将黄铁矿型二硒化钴 (CoSe2) 转化为耐酸的白铁矿型CoSe2。其在酸性条件下展现出优异的析氢功能：10 mA cm-2的电流密度仅需67 mV过电压，并安稳运转1000 小时。进一步，将该催化剂用作PEM电解池的阴极，其在1 A cm-2时仅需求1.79 V的槽压，并安稳运转410小时之后(图1)。

  图1. (A) HER极化曲线的电流密度下的计时电位(E~t)测验。(C) PEM电解池极化曲线。(D) PEM电解池在1 A cm−2和60oC条件下的计时电位曲线，插图为PEM电解池器材的相片。研讨人员发现催化剂的析氢本征活性跟着功函数或许零电荷电势的增大而添加。为了了解其内涵机制，研讨人员使用红外光谱进行原位测验，发现S掺杂的白铁矿型CoSe2

  2O”分子的份额超越黄铁矿型催化剂，这是因为其零电荷电势更挨近析氢热力学平衡电位，导致界面电场弱，然后对双电层中的氢键网络的扰动较弱，增强了双电层中氢键网络的连通性，促进了氢在双电层中的传输 (图2)。

  图2. (A) 多种催化剂的UPS谱。(B) 多种催化剂的功函数和交流电流密度之间的线性关系。(C) 多种催化剂的零电荷电位 (PZC) 值, (D) 原位SEIRAS谱。(E) gap-H

  向耐酸白铁矿型结构的改变，并展现出优异的析氢活性和安稳才能。此外，将该催化剂在实践的PEM电解池中体现优异，展现出宽广的潜在使用远景。研讨标明，硫掺杂的催化剂具有更优的安稳性是因为Co-Se(S) 键更强的共价性。此外，硫元素还能有用调控催化剂的电子结构，添加界面氢键网络的连通性，提高双电层中的氢传输，然后愈加有助于氢吸附并增强催化功能。

  论文的一起榜首作者为我国科大博士后张晓隆、博士生余鹏程和苏晓智。我国科大高敏锐教授为通讯作者。相关研讨遭到国家自然科学基金委、国家要点研制方案、安徽省要点研讨与开发方案等项目的赞助。