析氧反应(OER)是一种重要的半反应，在水裂解和可充电金属-空气电池等电化学领域有着广泛的应用。然而，其四电子转移过程动力学迟缓成为其性能提高的瓶颈。因此，在深入了解OER的机理和构效关系的基础上，合理设计OER电催化剂具有重要意义。

有鉴于此，北京大学邹如强教授等人，综述了近年来过渡金属基OER电催化剂的研究进展。

本文要点

1）首先介绍了OER机制，包括传统的吸附质演化机制和晶格氧介导的OER机制。详细讨论了反应途径和相关中间体，并总结了几个对催化剂筛选和优化有很大帮助的描述符。还提出并讨论了作为OER测量标准的一些重要参数。综述了近年来过渡金属基OER电催化剂的研究进展和实验突破，揭示了其新颖的设计原理。最后，对进一步提高催化剂性能和加深对催化剂设计的认识提出了展望和未来的发展方向。

2）高效的 OER 催化剂应具有高电导率和适度的氧中间体吸附能。为了改变催化剂的结构和电子结构，提高催化剂的本征活性，介绍了几种设计策略。对于具有取向依赖性能的催化剂，精确控制特定晶面的暴露可以提高活性。应变调控也是调节表面化学和优化氧中间体结合能的一种方法。掺杂杂原子是另一种有效的方法，它可以调节电导率、中间体吸附能、金属-O 共价，并将 OER 机制从 AEM 转换为 LOM。在晶格中引入空位也可以改变OER性能，因为空位的掺入可以暴露更多的活性位点并调节电催化剂的电子结构，并且空位附近的局域电子可以离域以促进电子传递。

3）合理设计多组分异质结构可以通过强的界面相互作用来提高电催化活性，包括电子耦合效应和界面协同效应。此外，新的形貌(如多孔结构和具有配位不饱和活性位点的超薄纳米片的形成)有利于活性位点暴露、电解质渗透和气体释放，进一步提高OER性能。此外，选择一些底物作为催化剂的载体，不仅可以促进电子转移，而且可以提供更大的比表面积，以暴露更多的催化活性位点，提高催化剂的稳定性。

总之，过渡金属基催化剂被认为是最有前途的OER电催化剂。利用合理的设计策略将使过渡金属基催化剂表现出卓越的OER活性和性能。

参考文献：

Kexin Zhang et al. Advanced Transition Metal-Based OER Electrocatalysts: Current Status, Opportunities, and Challenges. Small, 2021.

DOI: 10.1002/smll.202100129

https://doi.org/10.1002/smll.202100129