碱性膜燃料电池由于可使用非贵金属替代铂作为催化剂的优势受到广泛关注。镍基催化剂作为碱性膜燃料电池阳极氢氧化反应最具活性的非贵金属材料，然而，其氢氧化活性相对贵金属依然差距显著。因此，发展普适性的方法对镍活性中心表面的H/OH反应中间体的吸附行为进行可控调节，将对电催化氢氧化反应效率具有重要意义。

近日，华中科技大学的赵旭副教授（第一作者）、王得丽教授（通讯作者）提出一种独特的价层电子调控策略，通过构筑富镍缺陷的超薄Ni₃N纳米片，精确控制镍活性中心的价层电子分布，在催化氢气氧化反应中有效实现对镍活性中心表面H/OH反应中间体的吸附行为调控。

超薄Ni₃N纳米片中镍缺陷的形成可使缺陷位附近价电子发生离域。在OH吸附中心，来自镍ds轨道离域的价电子与吸附OH的2p轨道价电子相互作用增强，提升镍对OH物种的吸附；在H吸附中心，由于缺陷处的电子缺失，来自镍ds轨道的价电子与吸附H的1s轨道价电子间的相互作用减弱，削弱镍对H物种的吸附。过渡态计算表明，这种有效调节的H/OH吸附使氢氧化反应能垒发生显著下降。对应地，实验测得的交换电流密度也随H/OH吸附能变化显示出相同的规律。

该工作不仅为理解电催化界面的价电子作用提供了思路，也在电子调控角度为高效氢氧化催化剂的设计提供了新途径。