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。

锂盐浓度升高时，电极电位往往会明显上移，通常会先从 Li⁺ 周围的配位结构寻找原因。这篇 JACS 工作发现，在离子液体中，第一配位层变化很小，电位仍能明显升高，说明只看紧邻 Li⁺ 的阴离子可能漏掉关键作用。东京大学 Atsuo Yamada 团队将液体马德隆理论拓展到离子液体，通过全原子分子动力学（MD）计算 Li⁺ 与周围组分的静电作用，揭示第二配位层中 Li⁺ 增多带来的排斥增强，是这类体系电位上移的重要原因。

酸性氧还原反应（ORR）中，Fe–N–C 催化剂需要同时解决两个问题：含氧中间体吸附过强，容易限制反应；Fe 位点在工作过程中发生配位破坏，又会影响寿命。哈尔滨工业大学、中国科学院高能物理研究所和国家纳米科学中心等团队在 Nature Communications 报道 Fe–La 孪生原子催化剂。研究结合 DFT 与工况光谱发现，La 既能调节 Fe 的自旋和配位结构，也能参与含氧中间体的相互作用，从而改善酸性 ORR 活性与稳定性。

MXene 层间通道本身已经很窄，再引入离子后，水的传输行为往往会进一步受到限制。这篇 Science 工作发现，在 MXene 层间引入 NH₄⁺ 后，水传得更快，乙醇却受到阻碍。作者将这一现象与铵根的转动联系起来：位置受到限制的 NH₄⁺ 仍能调整取向，帮助附近的水交换、迁移。研究结合 DFT、AIMD 和经典 MD，从稳定构型、转动对照、水合结构到迁移轨迹，逐步解释铵根为什么能留在通道里、又怎样把水传得更快。