综述：界面水多尺度调控策略增强电催化性能

这篇综述系统阐述了界面水（interfacial water）在电催化（HER/OER/ORR/NRR等）中的核心作用，创新性提出"结构-动力学-功能"多尺度调控框架，涵盖原子级配位环境调控、介观双电层（EDL）微环境优化到外场刺激（MIRS）等跨尺度策略，为设计高性能催化剂提供了理论范式。

　　

界面水的基础特性与动态行为

作为电催化反应的核心介质，界面水展现出独特的氢键网络结构和各向异性动力学特征。通过表面增强红外光谱（ATR-SEIRAS）和机器学习势场（MLP）等技术，研究者发现阶梯表面上的水分子会形成定向排列结构，其动态氢键重构直接调控质子转移路径。特别值得注意的是，自由水比例与OER能垒降低存在定量关系，这种原子尺度的认知为后续多尺度调控奠定了基础。

界面水的多尺度调控策略

原子尺度：通过强金属-载体相互作用（EMSI）调控配位水结构，例如Ru基催化剂中电子转移加速使反应中间体吸附能优化，同时激活氢键网络。介观尺度：通过电场调控双电层（EDL）厚度，可建立局部高质子浓度微环境，有效解决碱性HER中Volmer步骤限速问题。宏观尺度：中红外刺激（MIRS）能定向打破界面水团簇结构，显著提升NRR反应的选择性。这种"原子-介观-宏观"的协同设计框架，首次系统阐释了跨尺度调控的增效机制。

在不同催化反应中的应用

在碱性HER中，界面水调控使水解离能垒降低0.3eV；酸性OER体系通过动态氢键网络重构，实现质子-电子耦合传输效率提升5倍；对于NRR反应，双电层工程将法拉第效率从35%提升至82%。这些突破性进展证实，界面水微环境优化是突破反应动力学瓶颈的通用策略。

总结与展望

当前研究仍面临原位表征技术不足等挑战。未来需开发高时空分辨技术追踪水分子动态，并探索人工智能辅助的跨尺度调控模型。值得注意的是，界面水工程已从基础研究向工业应用转化，在电解水制氢和废水处理等领域展现出巨大潜力。