AFM: 用于水分解的复杂空心电催化剂的最新进展
雨辰
由可再生能源驱动的电化学水分解被认为是一种具有高纯产品和零碳排放的有吸引力的制氢技术。然而，缓慢的氢/氧析出反应（HER/OER）严重阻碍了大规模水分解的有效实现。作为一类重要的功能材料，复杂空心电催化剂由于其优势特点，如丰富的暴露活性位点、增加催化剂和电解质之间的接触面积以及缩短质量/电荷传输长度，为加速HER/OER动力学提供了有前景的解决方案。
有鉴于此，北京化工大学于乐教授等人，综述了近年来复杂空心电催化剂的研究进展及其在水分解方面的突出性能。从反应机理和设计原理的介绍开始，重点介绍了在结构调制、组成控制和电催化评估方面的工程复杂空心 HER/OER 电催化剂方面的成就。最后，进一步讨论了用于水分解的先进复杂空心电催化剂的一些当前挑战和未来前景。
本文要点
1）从结构设计和组分调控两方面总结了近年来复杂中空结构用作电解水催化剂的研究进展。得益于可调的壳层结构单元、内部空间结构和化学组成，复杂中空材料在除电解水以外的金属-空气电池、燃料电池以及CO2电还原等领域也表现出良好的应用前景。
2）虽然复杂中空材料的设计取得了重要进展和瞩目的成就，但在进一步开发更高效的电解水催化剂方面仍然存在挑战。a)目前大多数合成方法存在合成工艺繁琐、试剂有害、模板稀缺等问题，生产成本高。进一步发展经济、规模化的合成技术，以制备高活性高稳定性的复杂中空电催化剂非常有必要。b)缓慢的电极反应动力学是电解水技术快速发展的主要障碍，因此有必要加强对化学反应机理的研究以更好地理解电极结构与电催化性能之间的关系，为构筑高效复杂中空电解水催化剂提供方向。c)发展先进的原位表征技术和理论计算有助于进一步揭示电催化反应中的结构演化和真正活性物种，这对深入了解复杂中空纳米结构的催化行为和优化结构设计至关重要。
参考文献：
Yi Zhong et al. Recent Advances in Complex Hollow Electrocatalysts for Water Splitting. Advanced Functional Materials, 2021.
DOI: 10.1002/adfm.202108681
https://doi.org/10.1002/adfm.202108681