非贵金属电解水催化剂改性研究进展

宋兆阳，贾立明，白红鑫，徐会青，刘全杰，杨 阳

（中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，辽宁大连116045）

氢能作为清洁高效的二次能源，被认为是缓解当前环境污染问题和能源短缺问题的有效途径之一。而电解水制氢具有制备工艺成熟、原料资源丰富、生产过程绿色环保等优势，是获取氢能最有潜力的绿色工艺［1-2］。电解水制氢的阴阳极两端分别发生析氢反应（HER）和析氧反应（OER），但由于反应过程中存在着过电位较高和传质速率慢的问题，严重限制了电解水制氢的大规模应用和产业化发展［3］。而开发环保高效高活性的电解水催化剂可以降低反应能垒，提高电解水能量转化效率，减少电能消耗，是促进电解水制氢快速发展的关键。

目前，具有高析氢、析氧活性的电催化剂通常采用Pt、Ir或Ru贵金属催化剂［4-5］，但由于其储量低、成本高，严重限制了其大规模应用；为了降低催化剂成本，非贵金属（Ni、Mo、Fe、Co等）电催化剂逐渐成为研究热点，并且展现出良好的电催化活性和稳定性［6-8］。为了进一步提高非贵金属电催化剂的催化性能，研究者对其进行了大量改性研究工作，主要通过几何构造和电子调控分别来实现电催化剂表观活性和本征活性优化［9-10］。几何构造可通过构造不同维度结构来增加活性位点数目提高表观活性［11-12］，例如构造一维、二维或三维结构；而电子调控则主要通过组成优化、晶面调控、缺陷构造及杂原子掺杂等方式提高催化剂的本征活性［13-15］。……