氢能是重要的可持续绿色能源，是解决环境问题和减少对化石燃料依赖的最有前途的方法之一。电催化析氢（HER）是制氢的重要研究方向，该反应利用高效和稳定的电催化剂通过电流分解水制备氢气。因此开发低成本、高活性的用于析氢反应的电催化剂具有深远的意义。
HER电催化剂通常的策略集中在非贵金属催化剂的设计上，通过最大化活性位点、与导电基底集成以及调整相和电子结构，以降低氢原子吸附的吉布斯自由能以取代现有技术的铂族催化剂。
学院吴广明教授、高国华副教授团队与北京大学郭少军教授、江南大学杜明亮教授等合作，在材料领域顶级期刊Advanced Materials (IF:21.950 )发表题为“Atomic-Scale Core/Shell Structure Engineering Induces Precise Tensile Strain to Boost Hydrogen Evolution Catalysis”的研究论文（Adv. Mater., 2018, 30, 1707301），该论文共同第一作者为本院青年教师高国华副教授。
研究团队提出了调控异质结构应力应变来提高催化活性的新策略。利用异质外延生长的方法在纳米纤维反应器中构建Co9S8/MoS2核壳结构，通过精细控制MoS2壳层数（MoS2壳层从5变为1），利用晶格错配在原子尺度上产生拉伸应力，可以导致MoS2晶格参数和固有原子间距离的变化，进而改变键合电子的能级。可以实现核壳纳米晶体的拉伸表面应变从3.5％调节至0％，其中Co9S8/1L MoS2（应变3.5％）表现出最佳的HER性能，过电位仅为97 mV（10 mA cm-2），Tafel斜率为71 mV dec-1。密度泛函理论计算（DFT）显示Co9S8/ 1L MoS2核壳纳米结构产生-1.03 eV的最低氢吸附能（ΔEH）和0.29 eV的过渡态能垒（ΔE2H*）。
该研究首次揭示了二元过渡金属硫化物核壳结构中的应力应变与电化学性能之间的作用机理，为多组分高效析氢电催化剂的合理设计具有较好的指导作用。该研究是基于两个单位的共同研究（Adv. Mater., 2015, 27, 4752-4759）的基础上的进一步合作成果。吴广明教授、高国华副教授团队长期致力于离子输运行为的实验和理论研究。此外该研究得到国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金新疆联合基金重点项目的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201707301