通过使用可再生能源，电化学水分解技术在生产氢燃料方面引起了相当大的关注。然而，缓慢的反应动力学使得探索具有优异活性和长期稳定性的无贵金属电催化剂至关重要。为降低能量壁垒，提高催化效率，电催化剂的研究已经取得了较大的进展。

有鉴于此，新南威尔士大学赵川教授等人，综述了近5年来开发的用于碱性水分解的各类无贵金属电催化剂。

本文要点

1）讨论了优化电催化剂电子结构和几何结构以提高催化性能的设计策略，包括成分调制、缺陷工程和结构工程。特别总结了原位表征技术在理解水裂解过程中的结构演化、反应中间体和活性位点等方面的进展。最后，提出了实现工业应用高效催化剂体系的当前挑战和未来展望。

2）首先介绍了水电解制氢的工作原理，讨论了氧化物，氢氧化物，磷化物，氮化物，硫化物，金属有机框架材料和单原子催化剂等材料非贵金属催化剂在电化学反应中的最新进展，并展示了其在水电解反应中的催化性能和各类催化剂的优劣势。需求强调的是，将非贵金属催化剂和导电基底有效结合可提供大量的催化剂活性位点和显著提高导电性，是目前的研究热点和趋势。

3）从催化剂组分调控（单阴、阳离子掺杂和阴阳离子共掺杂），缺陷调控(构建单阴、阳离子缺陷和其他缺陷)，结构设计和优化（构建异质和多孔结构）等三个方面阐述了提高非贵金属催化剂活性和稳定性的策略及其制备方法。结合原位同步辐射，拉曼光谱和电子显微镜三大原位表征技术手段，深入讨论了它们对于催化剂在电化学反应过程中的真实催化状态，反应机理和结构变化理解的进展。

总之，该综述对无贵金属电催化剂的研究进行了总结归纳，对碱性水分解的研究具有重要的促进作用。

参考文献：

Tingwen Zhao et al. Design and operando/in situ characterization of precious‐metal‐free electrocatalysts for alkaline water splitting. Carbon Energy, 2020.

DOI: 10.1002/cey2.79

https://doi.org/10.1002/cey2.79