界面修饰是通过在电极基底与催化剂膜层之间引入中间层（如氧化物、聚合物、功能分子）或对界面进行化学

改性，调控界面相互作用的技术。其对电极电化学稳定性的影响主要体现在增强界面结合力、抑制催化剂溶解、优

化电荷转移、隔离腐蚀环境等方面，具体如下：

　　一、增强界面附着力，减少膜层脱落

　　界面修饰最核心的作用是通过物理锚定或化学键合，强化催化剂与基底的结合，避免膜层在长期反应中因电解

液冲刷、气泡冲击而脱落。

　　物理锚定：通过在基底表面构建粗糙结构（如纳米级凸起、多孔层），增加与催化剂的接触面积和机械咬合力。

　　例如，在钛片表面通过阳极氧化制备TiO₂纳米管阵列（管径50-100nm），再负载IrO₂催化剂，界面接触面积

比光滑钛片增加5倍，酸性OER测试中1000小时后膜层脱落面积从30%降至5%，电流保持率提升至90%。

　　化学键合：引入含官能团的中间层（如硅烷偶联剂、金属有机框架），使基底与催化剂形成共价键或配位键。

　　例如，用3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）修饰碳布，其末端-NH₂与NiFe-LDH中的-OH形成氢键和配位键，

界面结合能从20mJ/m²增至60mJ/m²，碱性OER中100小时电流衰减从40%降至15%。

　　二、抑制催化剂溶解与相变，提升化学稳定性

　　界面修饰可通过电子效应或空间位阻，稳定催化剂的活性相结构，减少其在反应中的溶解或不利相变。

　　电子调控稳定活性相：引入高电负性元素的中间层（如TiO₂、ZrO₂），通过电子转移调控催化剂的价态稳定性。

　　例如，在Co₃O₄与碳布之间插入1nm厚的TiO₂层，TiO₂的电子受体作用使Co³⁺的氧化电位升高0.2V，酸性OER

中Co³⁺溶解速率降低60%，1000圈循环后活性损失从50%降至20%。

　　空间位阻抑制相变：用刚性聚合物（如聚酰亚胺）修饰界面，限制催化剂颗粒的迁移和团聚，避免晶相转变。

　　例如，在MoS₂与石墨烯之间涂覆5nm厚的聚酰亚胺，可阻止1T相MoS₂向2H相（惰性）转化，HER测试中100

小时电流保持率从60%提升至90%。

　　三、优化界面电荷转移，减少局部过热与副反应

　　界面电阻过高会导致局部电流集中、产生焦耳热，加速催化剂降解。界面修饰可降低电荷转移阻力，避免局部

过热引发的界面破坏。

　　导电中间层降低电阻：在绝缘基底（如玻璃碳）与催化剂之间引入导电过渡层（如Au、碳纳米管），构建高效

电子传输通道。

　　例如，在玻璃碳电极表面蒸镀10nmAu层，再负载Pt/C催化剂，界面电荷转移电阻（Rct）从50Ω降至10Ω，

酸性HER中500圈循环后因过热导致的Pt团聚率从30%降至8%。

　　均匀电荷分布避免局部高电位：通过界面修饰（如掺杂N的碳层）实现电荷均匀分散，防止催化剂局部因高电

位被氧化。

　　例如，N掺杂碳层修饰的泡沫镍基底上，NiFe-LDH的电荷分布均匀性提升40%，碱性OER中边缘区域过电位从

1.8V降至1.6V，避免了NiO₂副产物的生成，100小时稳定性提升50%。

　　四、隔离腐蚀性环境，保护基底与催化剂

　　界面修饰可形成物理屏障，隔绝电解液中的腐蚀离子（如H⁺、Cl⁻）与基底或催化剂的直接接触，减少腐蚀。

　　抗腐蚀中间层保护基底：在易腐蚀基底（如铜、铁）表面修饰惰性氧化物（如Al₂O₃、SiO₂），阻止基底被电

解液侵蚀。

　　例如，在铜基底上用ALD沉积5nmAl₂O₃层，再负载CoP催化剂，酸性HER中铜基底的腐蚀速率从0.1mg/h降

至0.01mg/h，电极寿命从200小时延长至800小时。

　　疏水/亲水调控减少杂质吸附：通过界面修饰调节亲疏水性，减少电解液中杂质（如Cl⁻、S²⁻）在催化剂表面的

吸附。

　　例如，用氟硅烷修饰的碳布基底，表面接触角从60°增至110°（疏水），可排斥Cl⁻吸附，Pt/C催化剂在含

10ppmCl⁻的电解液中，HER稳定性从300小时延长至1000小时，Pt溶解量减少80%。

　　五、改善界面传质，避免局部浓差引发的降解

　　界面修饰可优化电解液在界面的浸润和扩散，减少因局部反应物/产物浓度失衡导致的催化剂过度消耗。

　　亲水修饰促进电解液浸润：在疏水性基底（如碳纸）表面修饰亲水基团（如-OH、-SO₃H），增强电解液与界面的

接触，加速离子扩散。

　　例如，氧等离子体处理的碳纸（亲水接触角30°）比未处理碳纸（接触角120°），在碱性OER中OH⁻扩散速率提升

2倍，局部浓差导致的NiFe-LDH过度氧化率从25%降至5%，100小时电流衰减减少30%。

　　多孔结构加速气泡逸出：在界面引入多孔中间层（如多孔碳、金属泡沫），为气泡提供通道，减少气泡滞留对

膜层的冲击。

　　例如，多孔Ni泡沫基底上的Pt/C催化剂，气泡逸出速率比平板Ni基底快3倍，HER中因气泡冲击导致的Pt脱落率

从15%降至3%，500小时稳定性提升40%。

　　实例验证：界面修饰对稳定性的提升效果

　　总结

　　界面修饰通过强化结合力、稳定活性相、优化电荷/物质传输、隔离腐蚀环境等多重机制，显著提升电极的电化学

稳定性。实际应用中，需根据反应体系（酸性/碱性）、催化剂类型（金属/氧化物）和基底特性选择修饰方法（如氧

化物过渡层适合酸性，硅烷偶联剂适合碱性），以实现界面相互作用的精准调控，为长寿命电催化电极的设计提供核

心技术支撑。