氧电反应复杂的电子转移过程和不利的动力学行为，作为绿色能源重大前沿技术的关键环节，锁住了新能源世界的大门，吸引着世界各地的研究人员开发高效的催化剂来促进反应过程。本文在全面介绍OER/ORR机理和原位表征的基础上，重点综述了氧电催化剂的各种构效关系（包括几何形貌和化学结构对电催化性能的影响），并对氧电催化剂活性增强的根本原因进行了深刻的见解。在此基础上，我们将最前沿的氧电催化剂明确划分为SACs、合金、氧化物、MOFs/COFs等不同类别，并结合理论研究和燃料电池、金属-空气电池等器件应用进行全面介绍。尽管目前在氧电催化领域取得了丰硕的成果，但不可否认的是，大规模产业化进程仍处于初级阶段，仍存在不容忽视的瓶颈，制约着氧电催化的快速发展。对此，有必要在更深层次上探索反应机理，从而更好地设计靶向催化剂。理论模拟和计算可以为理解各种材料的催化机理提供很好的途径，已成为一个重点研究方向。通过理论计算可以得到活性位点的演变、中间体的演变以及环境的影响，为设计具有高效活性位点的氧电催化剂提供参考。此外，可控合成技术对于开发具有可控尺寸和结构的催化剂具有重要意义。特定的尺寸和结构可以提供丰富的活性位点，从而提高催化剂的性能。因此，在可控合成过程中，应更多地关注合成具有定制化组成、尺寸均匀性、不同形态、暴露表面和杂化结构（如核壳和异质结构）的材料，这些材料将提供丰富的活性位点和反应选择性，增强稳定性并实现多功能化。

图1：氧电催化中的构效关系研究

文章详情：Jingyi Han,Jingru Sun,Siyu Chen,Siying Zhang,Luoluo Qi,Anaer Husile,Jingqi Guan*,Structure-Activity Relationships in Oxygen Electrocatalysis, Adv. Mater. 2024, 2408139.

原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202408139