综述：基于过渡金属的水电解催化剂综述：基础原理、最新进展与未来展望

《Advanced Sustainable Systems》：A Comprehensive Review on Transition Metal-Based Catalysts for Water Electrolysis: Fundamentals, Recent Progress, and Future Perspectives

电解水制氢需低成本高稳定性的电催化剂，过渡金属基催化剂（硫化物、硒化物等）因其稳定性、导电性和低成本的优点成为研究重点，综述其挑战、趋势及提升催化效能的方法，分析关键参数如过电位、Tafel斜率、iR降、稳定性等，并探讨不同电解质体系及电极重要性。

　　

摘要

电化学水分解是一种生产更绿色燃料的明智途径，因为它通过水电解产生清洁的氢气和氧气。然而，研究人员一直面临着一个重大挑战：如何开发出低成本、高稳定性、高导电性，并且在大量生产氢气和氧气方面具有优异活性的电催化剂。尽管基于贵金属的电催化剂表现出优异的活性，但由于其有限的可用性、高昂的成本和较低的稳定性，这些催化剂难以在大规模应用中得到使用。为了解决这个问题，研究人员将注意力转向了基于过渡金属（TM）的电催化剂，因为这类催化剂即使在恶劣条件下也具有良好的稳定性、高导电性和低成本，并且易于获取。本文综述了各种类型的基于过渡金属的电催化剂（硫化物、硒化物、磷化物、氮化物、碳化物、氧化物和层状双氢氧化物），探讨了它们在氢气生成反应和氧气生成反应中的挑战、研究趋势以及提高催化效率的方法。此外，本文还介绍了水电解过程中的基本机制及相关的重要参数，包括过电势、塔菲尔斜率（Tafel slope）、iR降（电流密度变化）、稳定性、交换电流密度、转化频率、电化学表面积和双层电容，以及不同类型的电解质及其在各种电解质中的重要性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。