通过构建异质结构获得高性能电催化剂有助于实现经济高效的电催化析氢反应（HER），对解决当前能源和环境危机具有重要意义。目前现有工作主要集中在贵金属电催化剂与金属氧化物、氮化物和碳基材料等基底的复合上。

硫化物具有独特的低维结构和高载流子迁移率，作为电催化剂受到越来越多的关注。然而由于缺乏对硫化物间异质界面的深入理解，开发用于HER的高性能硫化物电催化剂仍面临很大挑战。

近日，北京科技大学袁文霞教授、郭中楠副教授研究团队报道了一种硫化物异质结构RuS_x/NbS₂，利用界面处独特的S-S键实现了对电荷转移的调控和氢溢流效应的构建，从而获得了优异的HER性能。

RuS_x/NbS₂异质结构通过在高温固相反应合成的微米级NbS₂表面负载非晶态RuS_x纳米颗粒获得。透射电镜、X射线光电子能谱和同步辐射近边吸收谱表明两种硫化物界面处形成了S-S键，而这些S-S键可通过在界面处引起电子重新分布诱导出非常反常的由NbS₂基底向RuS_x的反向电荷转移。

实验结合第一性原理计算发现，这种S-S键策略可进一步在该硫化物异质结构中构建高效的氢溢流（Hydrogen spillover）效应。其中由反向电荷转移引起的富电子构型Ru原子可作为活泼的氢吸附位点，而吸附的活性氢通过S-S键迁移到NbS₂的基面处可完成快速的脱附。该硫化物电催化剂在酸性条件下的HER性能可媲美商用Pt/C，在酸性条件下驱动10 mA cm^-2电流密度的过电位仅为38 mV。同时相关电化学测试表明，与Pt/C相比RuS_x/NbS₂具有更高的本征催化活性。

综上，该研究报道了开发硫化物异质结构电催化剂的S-S键策略，通过在界面处形成S-S键来协同调控硫化物之间的电荷转移方向和各原子位点的吸附热力学。这对设计和开发具有实际应用价值的高效HER电催化剂具有重要指导价值，同时对深入理解硫化物异质界面对HER过程的调控作用具有重大意义。