近年来Science正刊电催化10大经典工作

电催化在清洁能源转换中起着核心作用，为未来的技术实现了许多可持续的过程。催化开天地（ID：catalysisworld）和清新电源（ID：sztspi）联合整理了近年来Science关于电催化的报道，以下素材皆来自各公众号，点击小标题可以跳转到资讯原文，获取更详细的信息。

【Science】电催化理论与实验相结合：深入探究材料设计

Combining theory and experiment in electrocatalysis: Insights into materials design. Science, 2017，DOI: 10.1126/science.aad4998

电催化剂发展策略

Thomas F. Jaramillo课题组综述了近年来电催化四大反应（HER,HOR, ORR, OER）电催化剂的重要发展，用理论作为催化剂性能的合理化解释的手段。通过考察控制不同电化学反应的催化剂的共同原理，我们描述了一个阐明催化这些反应趋势的系统性框架，该综述也可作为新的催化剂开发指南，同时强调了需要解决的关键问题。通过扩展这个框架到新兴的清洁能源反应，例如过氧化氢生产、二氧化碳还原和氮气还原，其中开发先进的催化剂可以实现燃料和化学品的可持续生产。

【Science】：70%！催化大牛Sargent在强碱性电催化还原CO₂制乙烯！

CO₂ electroreduction to ethylene via hydroxide-mediated coppercatalysis at an abrupt interface. Science, 2018, DOI: 10.1126/science.aas9100

电催化还原CO₂制乙烯原理图

多伦多大学Edward H. Sargent课题组在Science上在线发表了电催化CO₂还原到乙烯的研究进展。同期，加州大学伯克利分校的Joel W. Ager和剑桥大学的Alexei A. Lapkin在Science发表了评论。

【Science】：利用太阳能转化CO₂为燃料，纳米结构催化剂效率提升千倍

Nanostructured transition metal dichalcogenide electrocatalysts for CO₂ reduction in ionic liquid. Science, 2016, DOI: 10.1126/science.aaf4767

密度泛函理论计算CO₂还原自由能

美国伊利诺伊大学芝加哥分校的Amin Salehi-Khojin和阿贡国家实验室的Larry A. Curtiss等科学家在Science报道了一种高效的过渡金属二硫属化合物（如WSe2）纳米结构催化剂，并设计出一种新型太阳能电化学催化反应装置，能在低过电位下于离子液体中直接将CO₂转化成合成气（CO和H₂），生成一氧化碳（CO）的效率可达传统银纳米颗粒催化剂的1000倍，整个过程廉价且高效，稳定性好。

【Science】：多金属OER电催化剂超低过电位！

Homogeneously dispersed, multimetal oxygen-evolving catalysts. Science, 2016. DOI: 10.1126/science.aaf1525

制备胶状FeCoW羟基氧化物催化剂

Zhang等人发展了一种室温制备胶状的FeCoW羟基氧化物催化剂，金属组分呈原子级均匀分散！这种胶状的FeCoW羟基氧化物催化剂在10 mA. cm^-2，碱性电解质中过电位为191 mV。至今为止，这是相同条件下所报道的最低的过电位。

连续反应500 h后，催化剂性能没有出现明显的降低。X射线吸收光谱和理论计算表明，W、Fe和Co之间的相互协同作用产生了一种局域的配位环境和电子结构，从而增强OER的能量学！

【Science】：锯齿状Pt纳米线，“突破天际”的ORR活性

Ultrafine jagged platinum nanowires enable ultrahigh mass activity for the oxygen reduction reaction. Science, 2016, , DOI: 10.1126/science.aaf9050

通过分子动力学模拟来解释锯齿形Pt纳米线的超高活性

黄昱与UCLA的段镶锋（Xiangfeng Duan）教授、加州理工学院的William A. Goddard III教授等人合作，又在Science上报道了新的进展。他们通过合成一维的Pt-Ni双金属纳米结构，以此为前驱催化剂，在电化学反应条件下得到了锯齿状的Pt纳米线，这种新颖的一维催化材料再一次刷新了目前ORR反应质量活性的记录。该论文第一作者是博士生Mufan Li。

【Science】：高效酸性OER催化剂！

A highly active and stable IrOx/SrIrO₃ catalyst for the oxygen evolution reaction. Science 2016, 353, 1011-1014, DOI: 10.1126/science.aaf5050

OER理论分析

Seitz等人报道了一种在酸性电解质中具有高活性和高稳定性的OER催化剂：IrOx/SrIrO₃。在电化学测试过程中，SrIrO₃表面层中会发生Sr浸出，DFT计算表明，在Sr浸出，留下IrO₃或者锐钛矿型IrO₂图案的过程中，形成了高活性的表面层。

【Science】苏大黄小青：Pt基核壳结构ORR电催化剂！

Biaxially strained PtPb/Pt core/shell nanoplate boosts oxygen reduction catalysis. Science, 2016, DOI: 10.1126/science.aah6133

O吸附能的DFT计算

苏州大学黄小青教授、北京大学郭少军教授以及布鲁克哈文国家实验室Dong Su等团队合作报道了一种PtPb@Pt核壳结构纳米片电催化剂，具有稳定而高效的ORR性能。

【Science】：贵金属-碳化物核壳结构催化剂的新合成策略

Self-assembly of noble metalmonolayers on transition metalcarbide nanoparticle catalysts. Science, DOI: 10.1126/science.aad8471

WC@Pt核壳结构纳米粒子的合成过程

麻省理工学院（MIT）Yuriy Román等人在Science发表的一篇论文展现了这个领域的最新进展。这篇文章的核心思想是通过在碳化物（如WC）上生长出很薄的Pt来得到核壳结构催化剂。因为活性的Pt都位于碳化物纳米粒子的表面，这样贵金属的利用率就能大大提高。也就是说，为了达到相同的催化性能，贵金属的用量大大减少。

【Science】：解开碳基氧还原催化剂的活性位点之谜

Active sites of nitrogen-doped carbon materials for oxygen reduction reaction clarified using model catalysts，Science, 2016, DOI: 10.1126/science.aad0832

目前主要依赖昂贵的贵金属催化剂（如铂）。随着研究的深入，各种非铂催化剂初露峥嵘，显示了良好的电催化活性，如掺杂氮（N）的碳材料。然而，这类碳基催化剂的工机理研究甚少，碳原子和氮原子的排列与催化活性之间的关系仍是一个谜，这阻碍了进一步开发更高性能的能代替贵金属的催化剂。日本筑波大学的研究人员在Science刊文，明确了掺氮碳材料的催化结构，并提出了反应的工作机制。

【Science】崔屹：LiCoO₂充放电调控Pt催化剂应力增强ORR！

Direct and continuous strain control of catalysts with tunable battery electrode materials. Science, 2016, DOI: 10.1126/science.aaf7680