Advanced Functional Materials:用于新能源存储与转换技术的氧催化研究综述

随着能源短缺和环境污染问题的日益严峻,太阳能/风能等可再生清洁能源占据越来越重要的位置。开发新型高效的能源存储与转换技术(如燃料电池、金属-空气电池和电解水产氢)已然成为新能源产业发展的关键环节。其中,氧催化反应,即氧还原反应和氧析出反应,是众多能源存储与转换器件的核心反应,其性能直接决定着新能源器件的工作效率。因此,设计开发高性能氧电催化剂是促进新能源存储与转换器件发展应用的关键。基于多年的研究努力,已有多种类型的高效氧催化剂被开发,包括贵金属基材料,过渡金属基材料以及碳基材料等。同时,针对不同类型的氧催化剂,科研人员进一步开发出多种技术策略在不同层面(形貌结构,化学组成以及电子结构)对其性能进行优化。

最近,华中科技大学夏宝玉教授团队联合韩国成均馆大学Ho Seok Park(朴皓錫)教授团队,应邀在Advanced Functional Materials上发表题为“Advanced Oxygen Electrocatalysis in Energy Conversion and Storage”的综述文章,全面地概述了近年来已开发的高效氧催化剂以及其在新能源存储与转换器件应用中取得的进展。该综述围绕电催化氧还原与氧析出反应,分别将电催化剂分为贵金属基、过渡金属基和碳基材料,探讨了不同类型催化剂的电催化机理,并重点分析了其结构与催化活性和性能关系。作者进一步总结了氧电催化剂在新能源存储与转换器件领域的最新进展,阐述了催化材料工作机制,并详细讨论了相关影响因素。最后,作者展望了未来高效氧催化剂开发的机遇与挑战,并对其在合成技术、催化机理以及表征手段等方面的发展提出了建设性的见解。

本文旨在为未来高效稳定的氧电催化剂设计开发提供思路与借鉴。相关工作发表于Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.202007602)上,华中科技大学杨欢博士和韩国成均馆大学韩晓彤博士为本文共同第一作者,华中科技大学夏宝玉教授和韩国成均馆大学Ho Seok Park(朴皓錫)教授为共同通讯作者。