南航朱印龙/郭万林教授、科廷邵宗平教授，CSR综述：新兴的氢/氧电催化剂材料—超越传统结构的特殊金属氧化物

第一作者：朱印龙

通讯作者：朱印龙*，邵宗平*，郭万林*

单位：南京航空航天大学，澳大利亚科廷大学

随着能源危机和环境污染日益加剧，追求可持续发展的现代社会对电化学能量转换和存储技术给予了极大的关注。电化学氧化还原反应是各种能源存储和转换技术的基础。其中涉及水、氧气和氢气的氧还原反应(ORR)、氧析出反应(OER)和氢析出反应(HER)在燃料电池、金属空气电池和电解水等清洁能源技术中起着关键作用。比如，ORR是燃料电池的核心；OER和ORR分别主导了可充电金属空气电池的充放电过程；OER作为阳极和HER作为阴极是电解水的两个关键反应。然而，这些电催化反应动力学缓慢，需要高效的电催化剂来降低反应能垒并提高反应速率。

目前，铂基、钌基和铱基等贵金属基材料具有较低的起始电位，然而由于成本和稀缺性，这些贵金属基材料严重阻碍了其广泛的实际应用。因此，已经进行了广泛的研究来开发成本效益高的ORR/ OER/HER替代催化剂。在众多的替代催化剂中，具有特殊晶体结构或多金属配位环境的特殊金属氧化物(除简单BO_x过渡金属氧化物、B₃O₄尖晶石氧化物和ABO₃钙钛矿氧化物之外)，被报道与传统简单金属氧化物相比具有更高的电催化性能。多种特殊金属氧化物的结构可以产生一些独特的几何、电子和导电特性，从而呈现出意想不到的电催化性能。

基于此，来自南京航空航天大学的朱印龙/郭万林教授与澳大利亚科廷大学的邵宗平教授合作，在国际知名期刊Chemical Society Reviews上发表题为“Beyond conventional structures: emerging complex metal oxides for efficient oxygen and hydrogen electrocatalysis”的综述文章。该论文针对特殊金属氧化物用于氢/氧电催化领域的当前进展进行了全面阐述。首先，该综述对 ORR、OER 和 HER 的基础概念予以简要描述，并对特殊金属氧化物展开详细说明，涵盖其物理化学特性、合成方法以及结构表征。随后，对迄今已报道的用于氢/氧电催化的各类特殊金属氧化物进行了全面阐述，诸如双钙钛矿、三钙钛矿、四钙钛矿、钙钛矿氢氧化物、钙铁矿、Ruddlesden–Popper 氧化物、Aurivillius 氧化物、锂/钠过渡金属氧化物、烧绿石、金属磷酸盐、多金属氧酸盐以及其他特殊结构氧化物等，重点聚焦阐明提升其性能的设计策略以及结构-性质-性能关系。再者，探讨了特殊金属氧化物在燃料电池、电解水以及金属-空气电池中的实际器件应用。最终，给出了一些总结性言论，概括了此主题所面临的挑战、前景以及研究趋势。

要点二：用于氢/氧电催化的各种结构特殊金属氧化物

要点三：各种研究特殊金属氧化物晶体结构和电子结构的表征技术

要点四：合成各种特殊金属氧化物的常用合成方法

要点五：提升特殊金属氧化物电催化性能的设计策略总结

要点六：特殊金属氧化物用于氢/氧电催化领域的前瞻性观点

Beyond conventional structures: emerging complex metal oxides for efficient oxygen and hydrogen electrocatalysis

朱印龙教授简介：南京航空航天大学国际前沿科学研究院教授、博士生导师、国家海外高层次青年人才入选者 (海外优青)、江苏特聘教授，澳大利亚基金委 DECRA 学者，南航“长空英才”。南京工业大学材料化学工程博士 (2012-2017)，澳大利亚莫纳什大学（Monash University）博士后、项目研究员 (2018-2021)，2022 年回国入职南航前沿院成立“清洁能源催化材料与器件”验室，长期从事新能源材料与器件研究（燃料电池、金属空气电池、电催化/电合成等）。共发表SCI论文90余篇，其中包括第一/通讯作者在 Chem. Soc. Rev. (1 篇)、 Nat. Commun. (4 篇)、J. Am. Chem. Soc. (1篇)、Adv. Mater. (2篇)、 Angew. Chem. (2篇)、Energy Environ. Sci. (2篇) 、Nano Lett. (1篇)、Matter (1篇)、Adv. Energy/Funct. Mater. (7篇)等期刊发表50余篇。总共被引用 >9600 余次，h-index 指数为 49，曾入选 ESI 高被引论文 18 篇。作为项目负责人主持国家自然科学基金海优/面上/青年项目，澳大利亚基金委优秀青年基金/探索项目等。荣获国际先进材料协会青年科学家奖、Chem. Commun. 期刊新锐科学家、Ind. Chem. Mater. 期刊青年创新奖、澳大利亚基金委早期职业研究员奖，英国皇家化学学会高被引作者、全球前2%顶尖科学家等。课题组网页：https://www.x-mol.com/groups/Zhu_Yinlong

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