袁佳欣, 程肖帝, 雷超君, 杨彬, 李中坚, 罗坤, K.H.Koko Lm , 雷乐成, 侯阳,b,*,Kosty Kn Ostrikov

a Key Laboratory of Biomass Chemical Engineering of the Ministry of Education, College of Chemical and Biological Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310

b Institute of Zhejiang University-Quzhou, Quzhou 324000, China

c S tate Key Laboratory of Clean Energy Utilization, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China

dDepartment of Electrical Engineering, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong 999077, China

e S chool of Chemistry, Physics, and Mechanical Engineering, Queensland University of Technology, Brisbane, QLD 4001,Australia

1.引言

在全球能源短缺和环境污染问题的背景下，电催化水分解是一种很有前途的可再生清洁氢能制备技术，可以将大量的水转化为氢气和氧气[1-2]。电化学水分解包括阴极析氢反应（HER）和阳极析氧反应（OER）；由于析氧反应是一个四电子转移反应[3]，需要较高的过电位，高过电位会导致电解水整体的反应速率低下，抑制了电解水制氢的工业化发展[4-5]。目前，因贵金属化合物（如RuO2、IrO2、Ir/C）具有高催化活性和高稳定性，仍然被认为是最有效的OER 电催化剂[6-7]。然而，贵金属的高昂成本和短缺储量限制了它们的广泛应用[8]。因此，研究高催化活性、稳定且低成本的OER电催化剂至关重要，如过渡金属[如铁（Fe）、钴（Co）和镍（Ni）]氧化物[9-10]、氮化物[11]、硼化物[12]、碳化物[13]、羟基氧化物[14]、氢氧化物[15]、硫属化物[16-17]和磷化合物[18-19]。其中，Ni 基OER 电催化剂不仅成本低廉、储量丰富，并且在碱性介质中有良好的OER 稳定性[20]。然而，Ni 基OER 电催化剂的导电性差，导致其电催化性能难以满足工业化电解水的需求。

近年来，与单一金属基催化剂[21]相比，拥有优异固有催化活性的二元金属基催化剂被认为是有效的电催化水分解OER 催化剂[22]。在二元金属基催化剂研究领域引入的各种不同的金属元素中，金属Fe 凭借其出色的催化性能、高化学稳定性和低成本成为一种被广泛研究的非贵金属基材料[23]。此外，尽管在实际工业应用条件下（10.0 mol∙L−1KOH、80 ℃、电流密度大于500 mA·cm−2）高效OER 电催化剂的开发已经取得了一定进展，但总体电催化效率仍然较低，而且合成方法较为复杂。……