赵康宁，李潇，苏东

中国科学院物理研究所，北京凝聚态物理国家研究中心，北京 100190

1 引言

文明发展对应日益增长的能源需求，这要求人类探索多样化、可持续的能源供给方式。化石能源消耗会向大气中产生二氧化碳等温室气体，对全球气候造成了负面影响1–5。为了解决这些问题，人们近年来利用太阳能、风能、水能等可再生能源来直接发电。这些能源能够降低对化石能源的依赖而且对环境友好，但是，它们也具有强烈的时间波动性，它们产生的电力需要被储存和运输来解决供需矛盾。这些电能可以通过不同的方式转换为化学能或者机械能，在需要的时候，转化成电能加以利用。其中一种高效储能方式是以清洁能源产生的多余电力将水、二氧化碳、氮气等转化成氢气、甲酸、甲醇等燃料储存起来，然后通过电化学装置如燃料电池等将化学能释放和应用6。

以上电能和化学能的转换中，应用合适的催化剂可以提高电化学反应速率，从而提高储能效率。目前应用最为广泛的电催化剂是以贵金属(如Pt、Pd等)和少量过渡金属(Cu、Fe等)为代表的单组元材料7–13。近年来二元合金催化剂受到极大重视。众所周知，催化剂表面对反应物分子和关键中间产物的吸附能可作为活性的特征描述符，而催化剂表面的电子结构决定表面吸附能14–18。通过调节二元合金成分，能够优化二元合金催化剂的表面电子结构，从而提高催化性能19–24。二元合金可以形成无序合金和有序的金属间化合物，研究表明，后者作为电催化剂一般具有更好的稳定性25–27。……