敬海峰，宇博，周兴伟，刘尚，张彩，刘红艳，宋可心，邹旭，张伟

（1.吉林大学 a.电子显微镜中心 b.材料科学与工程学院，长春 130012；2.徐州工程学院 材料与化学工程学院，江苏 徐州 221018；3.华中科技大学 武汉光电国家研究中心，武汉 430074）

开发高效、清洁和环境友好型可持续能源是当今人类面临的科技挑战之一[1]。煤、石油和天然气等传统化石能源储量不足及其引起的温室效应和严重环境污染问题[2]，迫使人们对可持续能源转换和储存技术进行系统研究[3]，如水裂解系统、燃料电池和金属-空气电池等[4]，深入研究开发这些先进的能量储存和转换技术能够有效实现化学能与电能的高效转换，缓解能源危机和减少环境污染。能量转换核心的电化学过程包括：电解水的阴阳极反应、HER 和OER；燃料电池、金属-空气电池阴极的可逆反应、ORR 和OER。HER、OER 和ORR 的电催化剂在能源转换和储存的反应过程中起着关键作用[5]，它们通过提高动力学速率和降低反应电势等方式影响电化学反应的进度和效率[6]。目前，HER、ORR 及OER 的商用电催化剂多为Pt 基及其合金化合物和RuO2、IrO2等贵金属化合物[7]。然而，贵金属资源稀缺、使用寿命短、成本高、稳定性差等特点，严重制约了其作为电催化剂在大规模工业生产中的应用。过渡金属族电催化剂虽然廉价、储量丰富，但仍然存在材料本征活性较低，易发生腐蚀等现象。因此，设计和合成低成本、高活性、长寿命且能充分发挥所有HER、OER 和ORR 的非贵金属电催化剂替代贵金属电催化剂成为必然趋势[8]。……