与极端气候相关的能源危机和环境问题促使可再生能源的蓬勃发展。其中，以可再生能源驱动的电催化水分解因其能将可再生能源储存并转化为“绿氢”而受到广泛关注。电催化水分解包含阳极析氧反应（OER）和阴极析氢反应（HER），然而，由于阳极OER缓慢的四电子-质子过程导致其具有较大的过电位且产物O₂价格低廉，电催化水分解制氢的广泛应用受到严重限制。因此，利用电催化氧化热力学上更有利的有机物（醇、醛、胺、烯烃等）来代替OER，与HER进行偶联构建混合水分解（HWS）系统，在阴阳极能够更节能地产生H₂和高附加值化学品。此外，广泛使用高碱浓度电解液（1 M KOH）会带来例如腐蚀装置，阴极氢物种生成困难，阳极产物易水解等弊端。因此，亟待开发更节能的HWS系统和在低碱性介质中具有高效催化性能的非贵金属电催化剂。

通常，可以通过调节催化剂对活性物种的有效吸附来提高催化活性，而催化剂的电子结构特征对活性物种的吸附作用有重大影响，这也决定了催化反应的效率。因此，设计合适的催化剂并巧妙地调控其d带中心（ε_d）来调节对水分解产生的活性氧物种和氢物种的吸附，将能够实现AOR与HER偶联，从而获得优异的催化性能。

近日，黑龙江大学闫海静教授与付宏刚教授合作，构建了Mo_0.8Ni_0.2N-Ni₃N异质结作为双功能电催化剂。通过调整其d带中心，在低碱性介质中实现了工业电流密度下的H₂生成和苄胺（BA）高选择性氧化制备苯甲腈（BN）。

通过水热方法合成前驱体，经后续可控氮化处理得到了Mo_0.8Ni_0.2N-Ni₃N/NF异质结。SEM、TEM等表征证实了其片层（Mo_0.8Ni_0.2N）-粒子（Ni₃N）组装体结构。XPS证实了电子从Ni₃N向Mo_0.8Ni_0.2N的转移，这有助于调节Mo_0.8Ni_0.2N-Ni₃N异质结的ε_d，从而调节活性物种的吸附/解吸行为。

将Mo_0.8Ni_0.2N-Ni₃N/NF作为双功能电催化剂组建的双电极电解槽，在0.1 M KOH/0.5 M Na₂SO₄/BA电解液中，仅需1.59 V时即可达到220 mA cm^-2的偶联电流密度，并且在H₂生成和BA高选择性转化为BN时大于99%的高法拉第效率，这代表了迄今为止在低碱性介质中报道的最高电流密度值，也意味着Mo_0.8Ni_0.2N-Ni₃N/NF电催化剂在工业相关条件下具有巨大的催化潜力。

实验和理论计算结果共同表明，Mo_0.8Ni_0.2N-Ni₃N异质结中的电荷转移导致了d带中心的上移，一方面有助于降低水的活化能，优化H*在Mo_0.8Ni_0.2N上的吸附以促进HER；另一方面有利于从水中产生和吸附更多的OH*以在Ni₃N上形成NiOOH活性物种，同时优化BA的吸附能，提高BAOR活性。这项工作为在低碱性系统中设计工业条件下的双功能电催化剂以生产H₂并合成增值化学品提供了指导。