氢能作为零碳排放的理想化石燃料替代品，电解水析氢是其绿色可持续制备的核心技术，而开发高效、稳定、低成本的析氢电催化剂是实现氢能规模化应用的关键。贵金属铂基催化剂虽性能优异，但稀缺性与高成本限制了其工业化推广，过渡金属氧化物因原料丰富、纳米结构易调控成为潜在替代者，却受限于低电导率、催化动力学缓慢和稳定性差等问题。传统氢气退火预还原策略虽能提升其析氢活性，却易破坏纳米结构，且改性后的催化剂在反应中仍易失活，难以兼顾活性与稳定性。

  南洋理工大学、浙江大学的科研团队创新性地将碳等离子体（C-plasma）处理技术应用于过渡金属氧化物电催化剂的改性，以NiMoO₄纳米线阵列为研究模型，实现了催化剂活性激活与稳定性增强的双重目标，为过渡金属氧化物基析氢催化剂的改性提供了全新思路。如下图所示，该技术的优势在于兼具双功能作用：短短30秒的等离子体处理，既能诱导NiMoO₄纳米线表面部分还原，生成高催化活性的Ni₄Mo纳米团簇，又能在其表面同步沉积一层薄石墨碳壳；且极短的处理时间有效保留了纳米线阵列的高比表面积结构，为析氢反应提供了充足的活性位点。 

  实验结果显示，经30秒碳等离子体处理的NiMoO₄（C-30s）表现出卓越的电催化析氢性能，如下图所示：在1 M KOH碱性电解液中，达到10 mA cm^-2的工业级电流密度仅需76 mV的过电位，远优于未改性的NiMoO₄，性能接近商用铂基催化剂；其塔菲尔斜率低至78 mV dec^-1，电子转移速率更快，催化动力学更优异。更关键的是，石墨碳壳形成了有效的“保护屏障”，让改性后的催化剂拥有极佳的长期稳定性：在10、30、50 mA cm^-2的阶梯式恒电流电解中持续36小时，过电位仅出现微小波动，反应后仍完好保留纳米线阵列形貌与Ni₄Mo活性相，且在KOH电解液中浸泡后无明显溶解。

  对比传统氢气退火改性，碳等离子体处理的优势尤为显著：氢气退火虽能制备出相同的Ni₄Mo活性相，初始析氢活性甚至略高，但活性位点易被氧化、纳米结构易溶解，短短1-2小时就出现明显失活，而碳等离子体改性的催化剂凭借碳壳保护，完美解决了这一难题。此外，该策略还具有普适性，将其应用于Co₃O₄纳米线阵列时，同样能实现活性提升与稳定性增强的双重效果，证实了碳等离子体技术在过渡金属氧化物改性中的广泛应用潜力。

  这一技术突破，不仅解决了传统预还原策略难以兼顾过渡金属氧化物析氢活性与稳定性的痛点，更将等离子体表面改性技术与电催化材料研发深度结合，为开发低成本、高稳定性的非贵金属析氢催化剂开辟了新路径，有望推动电解水制氢技术的工业化落地。

  该论文发表于《Small》2018年第14卷，页码：1800340，DOI: 10.1002/smll.201800340。