综述：电解质阳离子对析氧反应（Oxygen Evolution Reaction，OER）的影响

这篇综述聚焦于电解质阳离子对析氧反应（OER）的影响。通过研究阳离子对 OER 动力学参数、界面水结构、反应中间体相互作用等方面的作用，揭示其影响机制因催化剂成分和反应条件而异，为 OER 催化研究提供重要参考。

　　

引言

析氧反应（OER）在可再生燃料生产中至关重要。目前虽已发现一些有潜力的 OER 催化剂，但仍需提升其性能。开发高效的 OER 催化系统时，必须考虑电解质的影响。OER 速率受电解质多种性质的影响，包括 pH、电解质阴阳离子的浓度和种类等。本文着重研究电解质阳离子对 OER 的影响。阳离子对电催化过程速率的影响在二氧化碳还原、析氢反应等方面已有大量研究，但由于 OER 在氧化电位下于金属氧化物表面发生，其受阳离子的影响预计与还原过程不同。本综述主要围绕钴基、镍基氧化物（活性较高且储量丰富的 OER 催化剂）以及 RuO₂（该反应的基准催化剂）展开，研究在氢氧化物盐溶液中的情况。

Arrhenius 分析

Arrhenius 分析是研究阳离子对 OER 动力学影响的有效切入点。例如，Duan 等人对钙钛矿和 Co (Fe) OOH 上的 OER 进行研究时，通过对 OER 速率的 Arrhenius 分析发现，表观活化能垒和表观指前因子对电解质浓度和阳离子种类的依赖性，很大程度上取决于催化剂的组成。对于含 Fe 的 CoOOH，他们发现 [此处原文未完整阐述发现的内容]。

局部水结构的影响

为探究阳离子种类对金红石型 RuO₂(110) 表面 OER 活性的影响趋势，Rao 等人对界面进行了研究。晶体截断杆测量表明阳离子未发生特异性吸附，而表面增强红外吸收光谱显示，从 Li⁺到 K⁺，界面氢键网络逐渐减弱。他们认为，与 Li⁺存在时相比，K⁺存在下 OER 活性更高，这源于阳离子依赖的 [此处原文未完整阐述源于阳离子依赖的具体内容]。

阳离子 - 中间体相互作用

碱金属和碱土金属阳离子可能通过直接相互作用改变反应中间体的能量。在镍基和钴基羟基氧化物体系中，对这种可能性的研究最为全面。在仅含一种碱金属阳离子且不含铁的电解质中，OER 活性通常遵循 Li⁺ < Na⁺ (≈或 <) K⁺ < Cs⁺的趋势。有大量实验证据表明阳离子和水会发生嵌入 [此处原文未完整阐述嵌入的相关内容]。

质量传输、pH 和过拥挤现象

除阳离子对 OER 本征动力学的影响外，还需考虑其对质量传输、pH 的影响以及过拥挤现象。Van der Heijden 等人研究了在含有 10 mM LiOH 和 90 mM NaOH 的混合电解质中，NiFeOOH 上的 OER 情况。在高电流密度（>3 mA cm^?2）下，相对于 100 mM NaOH 中的反应速率，Li⁺的存在明显促进了 OER。然而，他们发现 Li⁺对 [此处原文未完整阐述 Li⁺对什么无显著影响] 没有显著影响。

结论

阳离子对 OER 有显著影响，因阳离子种类不同，OER 活性变化可达一个数量级。这些影响以及阳离子影响反应速率的机制，取决于催化剂的组成和反应条件。目前，还缺乏一个知识框架来合理解释为何特定机制在某一催化剂或反应条件下占主导，而在其他情况下并非如此。阳离子的影响不仅为 [此处原文未完整阐述阳离子影响带来的机会] 提供了机会。