AEM：酸性水氧化电催化剂的研究进展

兔兔

2020-04-29

氢气是一种清洁的可再生能源，可为未来的交通运输和其他应用提供动力。电解水是利用风能和太阳能等可再生资源制氢的一个很有前途的选择。原则上，在酸性介质中电解水比在碱性介质中电解水具有更多优点，包括反应动力学好、产物容易分离、操作压力低等优点。而酸性水电解对催化剂的要求更高，尤其是对析氧反应催化剂的要求更高。有鉴于此，中国科学技术大学曹瑞国、华中科技大学李箐和佐治亚理工学院刘美林等人综述了酸性水氧化电催化剂的设计与合成的最新进展，着重介绍了在保持良好的耐久性的同时，以较低的成本实现高电催化活性的新策略。

本文要点：

1）研究人员首先对酸性OER催化剂(包括用于PEM电解槽的贵金属和非贵金属材料)开发的最新成果进行了总结。贵金属材料，如RuO₂和IrO₂，由于其相对较高的活性和在酸性介质中的稳定性，是OER最受欢迎的电催化剂。考虑到贵金属基材料的成本问题，通过提高贵金属元素对OER的具体活性来减少贵金属元素的使用是重要的。电极结构的制备和活性位点电子结构修饰技术的发展，大大提高了贵金属酸性水氧化催化剂的活性和耐久性。

2）此外，研究人员还详细讨论了酸性介质中的OER机制，以便更深入地了解酸性OER催化剂在水氧化中的作用。特别是，对反应途径和中间体进行了详细讨论，以更深入地了解析氧反应机理，这对合理设计更高效的电催化剂至关重要。

3）随后，研究人员回顾了在酸性溶液中进行水氧化的各种催化剂，包括贵金属纳米颗粒(NPs)、贵金属氧化物、钙钛矿、非贵金属材料和无金属材料。最后，还概述了该领域剩余的科学挑战和克服这些挑战的可行策略，以及利用纳米级材料进行水电解的下一代电催化剂的前景。

Zhanwu Lei, et al. Recent Progress in Electrocatalysts for Acidic Water Oxidation. Adv. Energy Mater. 2020, 2000478.

DOI: 10.1002/aenm.202000478.

https://doi.org/10.1002/aenm.202000478