罗鲲教授、类伟巍教授、刘丹教授， CEJ综述：Au驱动OER反应的进展、机制与应用。

Au驱动OER反应的进展、机制与应用

随着全球能源需求的持续增长，风能和太阳能等可再生能源的利用方法受到广泛的关注。由于风能和太阳能发电的间歇性对电网调控带来的压力与日俱增，因此高效的电化学能量转换和储存方法显得非常重要，相关技术包括水电解、燃料电池、可充电金属空气电池等。这些系统通常受制于缓慢的气体电极反应，因此高度依赖如铂（Pt）、铱（Ir）和钌（Ru）等铂族催化剂，其高成本、低地壳储量和催化剂中毒问题等严重阻碍了大规模应用。氧还原（ORR）和氧析出（OER）气体电极过程涉及复杂的多步电子/质子转移过程，对催化剂活性和稳定性要求较高。最新研究成果表明，金（Au）驱动的OER催化剂展现出显著的电催化活性和稳定性，有望成为贵金属替代催化剂，尽管相关电催化机理仍存在争议。

近日，常州大学罗鲲教授与皇家墨尔本理工大学类伟巍教授、刘丹教授合作，在国际知名期刊Chemical Engineering Journal上发表题为“Advances, mechanisms and applications in oxygen evolution electrocatalysis of gold-driven”的综述。文章首先概述了纳米Au的氧电催化性能，具体包括纳米晶形貌与表面、载体材料、Au纳米团簇的尺寸与配体以及Au单原子对其氧电催化性能的影响，进而着重评述了纳米Au借助协同效应强化贵金属、非贵金属化合物（氧化物、氢氧化物/羟基氧化物/层状双金属氢氧化物、硫化物、磷化物、氮化物和硒化物）的OER催化性能方面的最新进展，探讨了纳米Au增强催化剂OER性能的机理，并展望了Au驱动的电催化剂在水分解、燃料电池、可充电金属空气电池等领域的应用前景。

综述了纳米Au的氧电催化尺寸效应，讨论涉及Au纳米颗粒、Au纳米团簇、Au单原子的氧电催化活性。分析了纳米Au的晶面效应与形貌、载体材料、Au纳米团簇的尺寸和配体效应以及单原子Au的催化性能，其中单原子Au具有优良的ORR/OER双功能催化性能。

Au能够对多种类型的OER催化起到增强催化性能的作用，包括贵金属（Ru基催化剂、Ir基催化剂）、非贵金属化合物（氧化物、氢氧化物/羟基氧化物/层状双氢氧化物、硫化物、磷化物、氮化物、硒化物）等，值得注意的是，在增强钴的氮化物OER的同时，HER与ORR性能也能得到提升。

单原子Au提供了接近100%的原子利用率，可以显著提高催化活性，并降低Au基催化剂的成本。然而，将Au单原子稳定地结合到电催化剂中，且不发生迁移和聚集，仍然是技术上的一个巨大挑战。机理研究方面，由于催化过程中的动态和不可逆重构过程，需要更多的原位（in situ）和实际工况下同步监测（operando）分析，监测OER过程中活性位点的结构演变，并理解Au和基底OER电催化剂之间的交互作用，为预测OER活性和稳定性提供可靠的描述符，为优化氧电催化剂设计提供理论基础。

Advances, mechanisms and applications in oxygen evolution electrocatalysis of gold-driven

罗鲲教授简介：中国科学院金属研究所硕士、博士，英国曼彻斯特大学博士后，现为常州大学教授，博士生导师，还担任英国材料、矿物和采矿学会会士（FIMMM）、中国有色金属学会冶金物理化学学术委员会委员、中国仪表功能材料学会储能与动力电池及其材料专业委员会委员。在Adv. Mater., Chem. Mater., J. Mater. Chem. A, Chem. Comm.，Chem. Eng. J., ACS Appl. Mater. Interface 等期刊发表论文150余篇；授权发明专利48项、实用新型专利8项。

类伟巍教授简介：吉林大学理学硕士、博士，德国马克思普朗克胶体界面研究所博士后。现任澳大利亚皇家墨尔本理工大学 教授、博士生导师、澳大利亚优秀青年学者（2014）以及澳大利亚未来学者获得者（2022）。曾获得多项国际学术大奖，美国“TechConnect Innovation”技术创新奖”；2016年被新加坡政府提名“全球青年科学家奖”；2010年迪肯大学Alfred研究奖；2013年吉隆智能研发奖。主要从事新型功能二维纳米材料制备技术的研究工作在二维功能材料、纳米复合材料、新能源环境材料及器件等方面取得了一系列重要成果。相关研究成果得到了超过200家中外新闻媒体如澳洲ABC广播公司和英国BBC新闻的关注。迄今已在Joule、Nature Communications、J. Am. Chem. Soc、Angew. Chem. Int. Ed、Adv. Mater、Adv. Energy Mater、ACS Nano、Small、Nano Energy、ACS Energy Letter等本领域具有国际影响力的刊物上发表学术论文180余篇, 个人H-index 46。

刘丹教授简介：现任澳大利亚皇家墨尔本理工大学 教授，博士生导师，2015年澳大利亚优秀青年学者（ARC DECRA），2021年澳大利亚未来学者 (ARC Future Fellow)。主要致力于先进二维纳米材料和功能纳米复合材料以及在可穿戴新能源方面的应用研究。近年来在本领域发表国际SCI论文150余篇，包括Nature Communications，Joule，Adv. Energy Mater，J. Am. Chem. Soc， Adv. Mater， Advance Science，ACS Nano，Angew. Chem. Int. Ed 等。曾获迪肯大学Alfred 研究奖和主持澳大利亚政府工业创新制造基金等多项国际科学荣誉和基金。