酸性环境下析氧反应Ir、Ru贵金属电催化剂的研究进展

水电解法是利用可再生能源生产氢气的最有效、最环保的方法之一.质子交换膜(PEM)水电解槽对可再生能源的储存和转化具有重要意义,与碱性电解水相比,具有设计紧凑、电压效率高和气体纯度高等优点.然而,阳极电催化剂的低效率、不稳定性和高成本阻碍了PEM水电解.许多析氧反应(OER)电催化剂在恶劣的酸性环境下,在OER电位作用下容易发生溶解或表面结构转变,最终导致催化性能急剧下降,因此酸性OER是阻碍PEM水电解槽实际应用的主要因素之一.高效、经济和耐用的电催化剂可降低OER的高动力学势垒,加速其反应动力学.迄今为止,Ir和Ru基纳米材料仍然代表着最先进的催化剂,已经设计和合成了多种先进的贵金属电催化剂,以增强酸性OER性能.本文综述了近5年性能优异的酸性OER新型电催化剂的研究进展.首先,讨论了对酸性OER的基本认识,包括其反应机理.在此基础上,对贵金属Ir、Ru单原子、合金和氧化物等方面综述了贵金属酸性OER电催化剂的设计和合成进展.最后,从反应机理研究和更高效的电催化剂设计等方面对酸性OER的未来发展提出了展望.