综述：硫属化合物电催化剂用于电解海水氧化：增强活性和选择性的设计策略

本综述系统探讨了硫属化合物（氧化物、硫化物、硒化物、碲化物）在海水析氧反应（OER）中的应用。聚焦其通过异质原子掺杂、异质结构构建及缺陷工程等策略提升催化活性与选择性，并深入阐述了氯离子抑制机制与保护层设计原则，为开发高效稳定的绿色制氢催化剂提供了重要理论指导。

　　

海水电解与析氧反应的挑战

通过海水电解生产氢气是绿色氢能转换的关键路径，其中析氧反应（OER）作为核心半反应面临着动力学缓慢和海水成分复杂等多重挑战。海水中的氯离子腐蚀和竞争性副反应（如氯析出反应）严重制约了电解效率与催化剂稳定性。开发能够兼顾高活性与高选择性的阳极催化剂已成为推进海水电解技术应用的核心课题。

硫属化合物催化剂的优势

近年来，硫属化合物（包括氧化物、硫化物、硒化物和碲化物）在海水OER领域展现出显著潜力。这类材料具有丰富的活性位点、高稳定性、可调控的电子结构、天然丰度及成本效益等综合优势，为其在苛刻海水环境中的应用奠定了基础。

增强OER活性的关键策略

为提升硫属化合物在海水中的OER性能，研究团队发展了多种有效策略：

异质原子掺杂通过引入外来原子调节电子结构，增强本征活性；

异质结构构建利用界面效应优化电荷传输与反应路径；

表面形貌工程设计多孔或分级结构以暴露更多活性位点；

缺陷工程通过制造空位或晶界缺陷调节表面吸附能。

这些策略显著提升了催化剂的电流密度与反应效率。

氯离子抑制机制与设计原则

针对海水电解中氯离子引发的腐蚀与副反应问题，综述重点讨论了硫属催化剂的抗氯设计原理：

保护层构建：在催化剂表面形成阻隔层，有效抑制氯离子吸附与渗透；

反应选择性调控：通过优化中间体吸附自由能，促进OER而非氯析出反应；

聚离子层设计：创建带负电表层以静电排斥氯离子，从而抑制氯氧化反应。

这些设计原则为开发耐氯催化体系提供了明确方向。

挑战与未来展望

尽管硫属化合物催化剂在海水OER中表现出广阔前景，仍面临活性位点识别、长效稳定性机制及规模化制备等挑战。未来研究需结合原位表征技术与理论计算，深入揭示催化机制，并探索催化剂与电解系统的协同集成，最终推动绿色氢能技术的产业化应用。