近日，济南大学周伟家教授、徐彩霞教授联合中国石油大学（华东）孙道峰教授在《Chinese Chemical Letters》上发表了题为“Confined ultrasmall Co/VN Mott-Schottky heterojunctions in dual-dimensional carbon shells for pH-universal hydrogen evolution”的研究论文（DOI：10.1016/j.cclet.2026.112806）。济南大学前沿交叉科学研究院的周伟家教授、徐彩霞教授、中国石油大学（华东）孙道峰教授为本文共同通讯作者，济南大学前沿交叉科学研究院的青年教师黄招娣为本文第一作者，济南大学前沿交叉科学研究院为第一作者单位。
该研究论文创新性提出基于MOF限域空腔的“预先锚定-选择性氮化”策略，精准构筑由二维碳纳米片与三维碳纳米球复合而成的双维度碳基质，实现超小尺寸Co/VN莫特-肖特基异质结的原位封装与稳定分散。该策略突破了传统方法依赖高腐蚀性氨气作为氮源的局限，通过CoV-MOF的孔道预封装三聚氰胺与后续选择性成相反应，构建了具有纳米级紧密异质界面的Co/VN异质结，同时形成的双维碳基质有效保障了催化剂的结构稳定性。与单一组分相比，金属Co与半导体VN之间的功函数差异可在异质界面处发生d轨道电子自发的定向迁移并形成内建电场，诱导电荷重新分布且加速了Volmer‑Heyrovsky基元步骤动力学，进而降低活性H*中间体的吸附能垒。与此同时，双维度碳壳构筑的多级空间限域体系形成强物理阻隔与化学保护屏障，显著抑制活性组分在严苛电解环境下的团聚、流失与溶解，极大提升催化剂在全pH条件下的结构耐久性与界面稳定性。电化学测试表明，所制备的Co/VN@DDC在酸性、碱性及中性介质中驱动10 mA/cm2电流密度时，过电位分别低至136、143和200 mV。该研究系统阐明了d轨道电子调控与双维度碳限域效应对莫特-肖特基异质结本征活性与长期稳定性的协同强化机制，为设计高效、稳定、全pH适用的非贵金属催化剂提供新思路。
要点一：基于MOF空腔限域策略构筑Co/VN@DDC异质结
图1. (a) 基于CoV-MOF孔道限域策略合成Co/VN@DDC莫特-肖特基异质结的过程示意图；CoV-MOF、CoV-MOF@C3N6H6和Co/VN@DDC的 (b, d, f) 氮气吸附/脱附曲线和 (c, e, g)孔径分布曲线。
要点二：双维度碳包覆的莫特-肖特基异质结的形貌表征
图2. (a) CoV-MOF@C3N6H6和 (b) Co/VN@DDC的SEM图；Co/VN@DDC异质结的 (c) 结构示意图，(d) TEM图，(e) HRTEM图和 (f) SAED图。
要点三：功函数诱导的界面电荷转移机理研究
图3. (a) Co/VN@DDC，Co@DDC和VN@DDC的XRD图；Co/VN@DDC和Co@DDC的 (b) Co 2p图谱；(c) Co/VN@DDC和VN@DDC的V 2p图谱；(d) Co(111)和VN(111)表面的功函数图和(e,f) 金属-半导体接触能带示意图。
要点四：电化学性能研究
图4 碱性溶液中的HER性能：(a) LSV曲线，(b) 起始电位与10 mA/cm2对应的过电位柱状图，(c) Tafel斜率，(d) EIS图和 (e) Bode相图; (f) i-t曲线，(g) LSV曲线和 (h) 活性对比图。
要点五：莫特-肖特基异质结双活性中心催化机理研究
图5. (a-c) 态密度图；(d) 水吸附自由能图、(e) 氢吸附自由能图和 (f) 水解离能垒图。
通讯作者简介：徐彩霞，女，济南大学二级教授，博士生导师，山东省“泰山学者青年专家”，山东省优秀青年基金获得者。主要从事生物质碳材料、石墨烯/Mxene材料、金属氧化物及合金材料等的设计，研究材料在金属离子电池、超级电容器、电解水产氢、燃料电池、工业化学品加氢和生物传感等方面的性能，作为负责人承担国家自然科学面上项目2项、青年基金1项，山东省优秀青年基金1项，山东省自然科学青年和面上基金各1项，中国博士后基金2项。以第一位和第三位次获得山东省自然科学二等奖各1项。以第一或通讯作者在J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Adv. Func. Mater.等国际期刊上发表SCI论文100余篇，授权发明专利8件。
通讯作者简介：周伟家，男，教授，博士生导师，济南大学前沿交叉科学研究院院长，学科带头人，国家优秀青年基金获得者，山东省泰山特聘专家和青年专家，山东省、广东省杰出青年基金获得者。国家重点研发计划课题和山东省重大基础项目负责人。主要从事激光微区合成与催化位点调控研究，在催化电池等方面取得一系列研究成果，以第一或通讯作者在Energy Environ. Sci., Nat. Commun., Adv. Mater., Adv. Energy Mater.等期刊发表SCI收录论文150余篇，被他引24000余次；Sci. Bull.、物理化学学报、SusMat、Nano-Micro Lett.青年编委和交叉学科材料期刊学术编辑；科睿唯安“全球高被引科学家”和爱思唯尔“中国高被引学者”；授权发明专利30余项；主持国家优秀青年基金，山东省杰出青年基金，山东省泰山学者青年专家计划，山东省重点研发计划等国家省部级项目12项。获得山东省青年科技奖、山东省自然科学二等奖、山东省自然科学一等奖、中国颗粒学会自然科学二等奖及中国发明协会发明创业奖创新奖一等奖等多项奖励荣誉。
通讯作者简介：孙道峰，男，教授，博士生导师，中国石油大学（华东）人事处处长。荣获山东省泰山学者特聘专家、教育部新世纪优秀人才、山东省杰出青年基金获得者及青岛市拔尖人才等多种学术荣誉，以及山东省科学技术奖、山东省高等学校优秀科研成果奖、山东省青年科技奖等多项学术奖励；长期致力于晶态多孔材料的精准设计及在能源环境领域的应用研究，主持国家自然科学基金面上项目4项，以及山东省重大科技创新工程、中石油重大科技专项等多项课题。迄今为止在Chem. Soc. Rev.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、CCS Chem.等国际知名期刊发表SCI论文350余篇，论文总被引次数达26000余次，H指数89；连续10年（2015-2025）入选“爱思唯尔”中国高被引学者榜单。
第一作者简介：黄招娣，女，硕士生导师，师从孙道峰教授，现为济南大学前沿交叉科学研究院的青年教师，研究方向聚焦多组分MOF的空间限域效应与脱合金化技术制备亚纳米多孔高熵合金催化剂，以及激光拆解与再生的一体化技术实现退役电池的绿色回收与高值化应用。以第一/通讯作者在CCS Chem. Nano-Micro Lett. Appl. Catal. B Environ. J. Energy Chem. Small等期刊发表SCI论文18篇，教研论文2篇，单篇最高引用146次；申请发明专利5项，含1项国际发明专利。主持国家自然科学青年基金、山东省自然科学青年基金、济南大学高层次人才启动经费、技术开发横向课题等4项；担任J. Energy Chem., Fuel, J. Energy Storage及J. Colloid Interface Sci.等期刊的独立审稿人。以第一位次获第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛国赛银奖、第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛省赛金奖，“中国创翼”第六届山东省创业大赛省赛二等奖、青岛市优秀创业团队、山东省优秀硕士学位论文、山东省优秀毕业生、济南大学本科优秀毕业论文指导教师等荣誉。
