电化学氨氧化反应（AOR，NH₃ → N₂），可用于氨燃料电池、氨分解制氢和氨能转化过程。对于 Pt 基催化剂，AOR 通常先经历 NH₃ 部分脱氢，形成 *NH₂、*NH、*N 等 NHx 中间体，然后这些中间体发生 NHx–NHy 偶联，形成 N–N 键，最后进一步脱氢生成 N₂。这篇 Nature Chemistry 中，作者认为 AOR 最困难的步骤在于 NHx 中间体之间的二聚化成键过程，而这个过程可能受到催化剂表面自旋状态影响。

镍基 OER 催化剂通常会重构为 NiOOH，但真实活性结构和 O–O 成键机制仍不清楚。本文通过快速冷冻和冻干方法，从 OER 工况中分离出长寿命活性 NiOOH 相（A-NiOOH），发现它在纯水中、室温下、无外加电势时仍能持续释放氧气。作者进一步证明，A-NiOOH 是富含 Ni⁴⁺ 的 γ-NiOOH 活性相，体相中存在稳定的 Ni–O–O–Ni₂ 结构；Ni⁴⁺ 储存的电荷可以迁移到表面，驱动晶格氧释放和后续水分子氧化。理论计算构建了 A-NiOOH 结构模型，并通过 AEM/LOM 自由能比较、质子转移和 SOE 路径计算，解释体相储存电荷如何驱动水氧化。

可再生能源供电具有间歇性，频繁启停会使海水电解阴极从还原电位迅速升至高电位，导致催化剂氧化，并加剧Cl−等卤离子的吸附与腐蚀。北京化工大学孙晓明、周道金与香港城市大学刘彬等人据此设计了NiCoP–Cr₂O₃阴极，使其在停机时原位形成多层钝化结构，并在重新通电后恢复析氢活性，实现10,000小时碱性海水间歇电解。理论计算进一步分析了Co、P和Ni的氧化顺序、钝化层内的氧迁移、磷酸盐对Cl−吸附的抑制，以及Cr2O3对碱性析氢动力学的促进作用。

水可以作为有机氧化反应的清洁氧源，但直接活化水和惰性苄位 C(sp3)–H 通常需要较高电位，容易同时引发析氧反应（OER），使法拉第效率下降。这篇 Nature Communications 工作中，上海交通大学 Xin-Hao Li 团队报道 Ni 掺杂 W₂C 预催化剂原位重构为 Ni–WOC。作者使用显式水 AIMD 比较界面氢键网络，并结合 RDF、d 带中心、Bader 电荷、水吸附能和反应自由能，解释 Ni 掺杂如何重排界面水，并使 *O 优先参与苄位氧转移而不是继续析氧。

电催化界面的双电层结构会随电位变化，并影响局部电场和反应环境。这篇 Nature 工作研究了 Pt 电极在析氢反应条件下的双电层变化：电位逐渐负移时，界面水先调整取向和氢键网络，随后 K⁺ 部分脱水并靠近电极，使双电层内层收缩，局部电场进一步增强。作者采用机器学习分子动力学（MLMD）分析界面水振动、氢键、水合结构和离子分布，再用可压缩双电层模型解释不同阳离子及不同界面位置的电场变化。

CO₂ 电解中，提高电流密度并不一定能得到更多多碳产物。除了催化剂本身，覆盖在电极表面的水、离子和吸附物也在变化，影响反应物能否接近表面，以及反应所需的质子如何供给。这篇 Nature Catalysis 工作结合工况拉曼和从头算分子动力学（AIMD），提出“界面水门控”机制：K⁺ 和吸附物改变水的氢键网络，电场进一步调整水的朝向，两者共同影响 CO₂ 还原与析氢的竞争。