华算科技电催化界面水，阐述了界面水在、、等方面的特性，并说明了其如何影响反应动力学与选择性。

01、什么是界面水？

，严格来说，是指，其物理化学性质（如密度、介电常数、分子取向、氢键网络）与体相水（Bulk Water）显著不同的。

电化学，厚度通常在1纳米左右。

在这个狭小的空间内，水分子的行为不再是各向同性的，而是表面离子，形成一个高度异构化和动态变化的微环境。

图2 Na阳离子为催化剂表面提供有序的水分子，并因此增加了HER的活性。液态水界面的分子结构主要由。在体相液态水中，这种趋向形成。该网络的特征决定了水的许多物理性质，如密度、热容和粘度。

任一氢键都只是短暂断裂各向异性且相对于体相液态水发生扭曲的界面氢键网络因此，依赖于这种网络结构的水溶液性质在水界面附近会发生相应变化。

分子取向在零电荷电位（PZC）附近，电场作用最弱，水分子取向趋于无序，水分子可能以近乎平躺的方式吸附。

电极表面带正电“氧朝下”（O-down）或“氢朝上”（H-up）。

当表面带负电“氢朝下”（H-down）这种电位依赖的取向行为，决定了反应物接近催化活性位点的方式和能量势垒。

电解质中的阳离子和阴离子在双电层中会形成。这些离子及其水合壳层。

图510.1063/1.5124878

03、界面水有哪些分类？

：指，通常涉及水分子的解离，形成表面羟基（-OH）或氧（-O）物种。这类水是OER等反应的直接前体。

：指。

离子水合水包裹在双电层内阳离子或阴离子周围的水分子图6。DOI：10.1021/jacs.3c09128

：位于结构化水层与本体水之间的区域。该层水分子的性质从高度有序逐渐过渡到本体水的无序状态。

04、界面水如何调控反应？

调控反应物/质子输运

更重要的是，，一个有序且动态灵活的氢键网络能够极大地促进质子在界面上的迁移，降低质子转移步骤的能垒，从而提升反应动力学。

钯单原子引导质子沿界面氢键网络转移实现高效电化学加氢反应。DOI：10.1126/sciadv.adu1602

稳定关键反应中间体

吸附态的中间体会显著影响质子–电子耦合转移（PCET）步骤的速率排列有序的界面水分子偶极会产生一个强度可达10⁹ V/m的巨大局域电场。（即），从而在非共价层面调控催化性能。

界面水及其与离子的相互作用可以动态地改变催化剂的表面结构n