析电催化OER性能突破的难点，以及OER研究的热点，最后预测OER领域在2025年的研究趋势

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电催化氧析出反应（OER）是可再生能源技术中的关键步骤，尤其是在水分解制氢和电解水制氧等领域。然而，OER性能的突破面临诸多难点，同时研究热点也在不断演变。以下将从难点、热点及未来趋势三个方面进行详细分析。

### 一、OER性能突破的难点

1. **催化剂成本与稳定性**

 当前，贵金属催化剂（如IrO₂和RuO₂）虽然具有高活性，但其高昂的成本和稀缺性限制了大规模应用[[1]][[10]][[25]]。此外，这些催化剂在酸性介质中容易发生溶解和过氧化，导致稳定性不足[[1]][[10]][[32]]。

2. **动力学缓慢与过电势高**

 OER反应的动力学缓慢，需要较高的过电势才能实现高效反应。这不仅增加了能耗，还限制了系统的整体效率[[6]][[24]][[26]]。

3. **活性位点与反应机制的复杂性**

 OER涉及复杂的四电子转移过程，中间产物的吸附和解吸动力学缓慢，导致反应速率受限[[2]][[13]][[33]]。此外，活性位点的设计和优化需要深入理解催化剂的电子结构和表面重构机制[[3]][[27]]。

4. **材料结构与性能的优化**

 催化剂的微观结构（如晶格氧氧化物、缺陷结构等）对其性能有显著影响。如何通过设计和调控催化剂的结构来提升活性和稳定性是一个重要挑战[[3]][[11]][[12]]。

5. **工业应用的实用性**

 高温、高压和高电流密度条件下的催化剂性能仍需进一步研究，以满足工业应用的需求[[6]][[9]]。

### 二、OER研究的热点

1. **非贵金属催化剂的开发**

 高熵合金、钴基催化剂、稀土掺杂催化剂等非贵金属材料因其低成本和优异性能成为研究热点[[2]][[4]][[25]]。例如，Co基催化剂因其高活性和低成本受到广泛关注[[1]][[2]]。

2. **缺陷工程与氧空位调控**

 缺陷工程通过引入晶格氧空位或表面缺陷来增强催化剂的活性和稳定性。研究表明，氧空位可以促进中间产物的转化，从而加速反应动力学[[2]][[11]][[18]]。

3. **单原子与多金属催化剂**

 单原子催化剂因其高利用率和优化的电子结构而备受关注。此外，双金属或多金属催化剂通过协同效应显著提升了催化性能[[8]][[17]][[23]]。

4. **理论计算与原位表征技术**

 理论计算（如密度泛函理论DFT）和原位表征技术（如XPS、XRD、STM）为揭示OER机制提供了重要工具。这些技术帮助研究人员优化催化剂设计并理解其活性位点[[19]][[35]]。

5. **新型反应机制的探索**

 新型OER机制（如SET-OER机制）为降低过电势提供了新思路。这种机制通过耦合连续反应来实现高效的氧析出[[21]]。

### 三、2025年OER领域的研究趋势

1. **低成本催化剂的开发**

 开发高效且低成本的催化剂将是2025年研究的重点。高熵合金、稀土掺杂催化剂和二维材料等新型材料有望在这一领域取得突破[[4]][[25]][[28]]。

2. **多尺度设计与优化**

 结合宏观结构设计（如双极板、气体扩散层）和微观结构调控（如缺陷工程、氧空位形成），将推动催化剂性能的全面提升[[6]][[11]]。

3. **理论与实验的深度融合**

 理论计算与实验表征的结合将继续推动OER机制的理解。通过揭示活性位点的电子结构和表面重构机制，研究人员可以设计更高效的催化剂[[3]][[19]][[35]]。

4. **工业应用的推进**

 针对工业条件（如高温、高压、高电流密度）的研究将进一步优化催化剂性能，使其更接近实际应用需求[[6]][[9]]。

5. **新型反应途径的探索**

 新型OER途径（如SET-OER机制）将继续受到关注。通过开发低过电势的反应途径，可以显著提高系统的整体效率[[21]]。

6. **可持续性与环境友好性**

 研究将更加注重催化剂的环境友好性和可持续性，以减少生产成本并降低对稀有资源的依赖[[25]][[31]]。

OER领域的研究正在朝着低成本、高性能、高稳定性和工业化的方向发展。未来的研究将更加注重材料设计、机制探索和实际应用的结合，以推动可再生能源技术的进一步突破。

参考文献：

[[1]] 中科大陈维JACS：Co掺杂Ru@RuO₂核壳异质结构用于低Ru载量的质子交换膜电解水制氢

[[2]] 武汉纺织大学姚娜王星， AFM：揭示氧空位工程在增强 CoMo 基催化剂析氧反应活性中的关键作用

[[3]] 酸性介质中铱基OER电催化剂在平衡活性、耐久性和低铱含量方面的最新进展

[[4]] JACS：镧掺杂促进钴氧化物电催化剂的氧析出反应

[[5]] 高效Co-LDHBi₂O₃TiO₂光电催化甘油升值转化耦合制氢

[[6]] Chemical Society Reviews：电催化OER稳定性综述！

[[7]] 稀土单原子！OER电催化最新AM：梯度轨道耦合，过电位仅261 mV！

[[8]] 氧电催化的新视角：高熵合金与双金属催化剂的协同效应探索

[[9]] 北京邮电大学暨南大学清华大学：循环焦耳加热策略优化铱基催化剂以实现高电流密度析氧

[[10]] 2025年首篇ScienceOER

[[11]] 超声空化构筑多种类型缺陷增强电催化涂层OER本征活性

[[12]] 电催化今日Nature子刊：OER电极重构策略保持具有中间自旋态的Fe-CoOOH相！

[[13]] OER再突破！电催化最新Nature子刊，手性分子功能化！

[[14]] 氧化物催化剂氧电催化最新进展—洞察反应机理指导电化学能量转换应用

[[15]] 调控中熵金属硫化物的电子结构制备高效双功能电催化剂助力锌空气电池

[[16]] 陈亮AM综述：酸性介质中OER电催化剂

[[17]] 中南林业科技大学吴义强院士团队ACB：负载型双金属位点协同催化实现优异OER性能

[[18]] Angew：界面相过渡和光热效应共同提升多重异质Co₉S₈Co₃S₄Cu₂S纳米杂化物的电催化水氧化

[[19]] JACS，Angew，AM等5篇顶刊！电催化OER，如何做理论计算？

[[20]] 华中科技大学ACS Nano：超饱和掺杂实现高活性高稳定OER

[[21]] 新机制！伍晖李希波黄凯等最新EES：自循环OER途径，电位降低至1.25 V！

[[22]] 过渡金属氧化物基电催化剂增强析氧反应的调控策略

[[23]] 氧电催化的新视角：高熵合金与双金属催化剂的协同效应探索

[[24]] 哈工大Angew∶ 磁场增强催化剂OER性能新思路

[[25]] FeCoMnCuAl 高熵合金纳米颗粒：OER 领域的“超能力”催化剂！

[[26]] 她，全球前2%顶尖科学家，发表电催化最新Nature子刊！

[[27]] 赵川AM综述：打破酸性OER的稳定性-活性瓶颈

[[28]] 二维析氧催化材料研究进展与挑战

[[29]] 里程碑突破！今日Nature Energy：揭示OER新机制！

[[30]] PdCu外延生长Ir用于酸性OER

[[31]] 氧化物催化剂氧电催化最新进展—洞察反应机理指导电化学能量转换应用

[[32]] 2025年首篇ScienceOER

[[33]] 二维析氧催化材料研究进展与挑战

[[34]] 2025年首篇ScienceOER

[[35]] JACS，Angew，AM等5篇顶刊！电催化OER，如何做理论计算？