中國(guó)的科學(xué)家們?cè)谑褂脤訝铍p氫氧化物改善氧進(jìn)化反應(yīng)（OER）的能量利用方面取得了進(jìn)展，朝著為可再生能源高效制氫的目標(biāo)前進(jìn)。來自北京化工大學(xué)的研究人員，最近在《能源材料進(jìn)展》雜志上發(fā)表了他們的工作。

LDHs的理想化結(jié)構(gòu)。資料來源：北京化工大學(xué)化學(xué)資源工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室邵明飛

通訊作者、北京化工大學(xué)化學(xué)資源工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授邵明飛說："隨著化石燃料的需求和消耗不斷增加，能源短缺和環(huán)境污染正變得嚴(yán)重和不可忽視。有必要探索可持續(xù)的可再生能源，特別是，氫氣是一種具有廣闊應(yīng)用前景的新能源"。

利用風(fēng)能和太陽能等可再生能源轉(zhuǎn)化的電力，通過電化學(xué)水裂解可以實(shí)現(xiàn)高純度氫氣的生產(chǎn)。但作為半反應(yīng)之一，OER是一個(gè)四電子過程，這導(dǎo)致能源利用效率低。

邵明飛和他的團(tuán)隊(duì)專注于層狀雙氫氧化物（LDHs），這是一種重要的二維材料，其類型、金屬元素的摩爾比以及層間陰離子的性質(zhì)具有廣泛的可調(diào)性。它們是堿性介質(zhì)中OER的杰出催化劑。

"我們總結(jié)了四種應(yīng)用于改善LDHs OER性能的常見策略。通過這些策略，可以明顯降低OER的過電位，從而實(shí)現(xiàn)能量的高效利用，"邵明飛說。"介紹了一些關(guān)于LDHs活性位點(diǎn)鑒定的工作。對(duì)反應(yīng)機(jī)理和活性位點(diǎn)的揭示為設(shè)計(jì)高效電催化劑提供了理論指導(dǎo)"。

到目前為止，OER催化劑的開發(fā)和探索大多處于實(shí)驗(yàn)階段，無法達(dá)到大規(guī)模實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)。例如，在高堿度和高溫等苛刻條件下，擴(kuò)大催化劑的尺寸和保持OER過程中的穩(wěn)定性等問題仍然存在。此外，大多數(shù)報(bào)道的基于LDH的催化劑的制備方法是復(fù)雜和耗時(shí)的，這拉高了成本，并限制了它們的應(yīng)用和推廣。

邵明飛說："由于活性氧的不穩(wěn)定和不明顯的存在，對(duì)活性氧的識(shí)別，如電催化劑表面活性位點(diǎn)吸附的氧物種和OER期間分散在溶液中的氧自由基，這一切仍然是模糊的。在認(rèn)識(shí)到這些活性氧之后，如何利用它們進(jìn)行更有效的OER仍然是至關(guān)重要的。"

邵明飛說："我們希望這一回顧能夠?yàn)檫M(jìn)一步確定LDHs的活性位點(diǎn)提供思路，目的是為設(shè)計(jì)更先進(jìn)的電催化劑以實(shí)現(xiàn)電化學(xué)水分離提供指導(dǎo)。

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