氢以其丰富、环保和突出的能量密度等优点，成为替代化石燃料等不可再生能源的首选能源。通过质子交换膜(PEM)电解槽分解水是一种有效的制氢方法，但主要的障碍是析氧反应 (OER) 的缓慢动力学。目前，科学家们正在努力构建具有低过电位和优异稳定性的 OER 酸稳定电催化剂。

有鉴于此，北京理工大学陈文星副研究员、陈卓研究员和中国石油勘探开发研究院Chaohe Fang等人，首先介绍了OER的反应机理和表征参数，然后讨论了酸性介质中金属纳米催化剂(贵金属催化剂和无贵金属催化剂)的改进方法。特别总结了单原子催化剂在酸性OER中的应用，这是当前的研究热点。同时，也简单介绍了单原子催化剂制备中容易出现的团簇现象。更重要的是，总结了原位X射线吸收光谱、原位X射线光电子能谱等原位表征方法，有助于进一步了解OER反应中间体和活性位点。最后，对酸性OER的发展提出了一些看法。

本文要点

1）为了应对缓慢的 OER 动力学，电催化剂应克服高活化能并将其拖向较低电位。此外，催化剂在酸性 OER 中的稳定性差也是一个限制因素。目前常用的Ir基和Ru基催化剂对贵金属需求量大，不符合性价比原则。因此，PEM电解水需要高效稳定的催化剂。

2）对酸性OER的发展提出了一些展望，以推动更高效、更经济的酸性OER催化剂的设计和应用:（1）优化合成方法。电催化剂的催化活性和稳定性在很大程度上取决于合成方法。因此，改进合成方法和减少稀缺资源的使用对于提高催化剂的活性至关重要。此外，目前大多数催化剂的生产还局限于实验室水平，工业化生产仍具有挑战性。（2）提高催化剂的稳定性。稳定性是评价其催化能力的基础。在电解水反应中，OER催化剂大多局限于碱性电解质，但开发酸性条件下高活性、高稳定性的OER催化剂仍面临诸多挑战。（3）增加活动位点的数量。 SAC 对于 PEM 水电解非常重要。虽然金属原子的利用率是完全的，但负载能力一直是制约SACs的关键因素，因为负载过多会导致聚集并影响催化剂的活性。因此，在保证金属原子单分散的前提下增加活性位点的数量有利于提高催化剂的活性和耐久性。（4）开发新的原位表征技术。对于不同的催化剂，反应机理一般是不同的。了解催化剂的真实反应机理对提高催化活性至关重要。原位表征技术虽然有助于理解酸性OER的反应机理，但不能完全捕捉催化过程中反应中间体的变化，不利于深入理解反应机理。因此，需要更先进的设备作为辅助来更好地研究OER的机理。

参考文献：

Nadia Ismail et al. Electrocatalytic acidic oxygen evolution reaction: From nanocrystals to single atoms. Aggregate, 2021.

DOI: 10.1002/agt2.106

https://doi.org/10.1002/agt2.106