综述：循环绿色氢能：废水裂解制氢与废弃物衍生催化剂

这篇综述系统探讨了电催化水分解（Electrocatalytic Water Splitting）在绿色氢能（H2 ）生产中的核心作用，提出基于循环经济（Circular Economy）的废水制氢与废弃物衍生催化剂（Waste-derived Catalysts）协同策略。文章对比了主流制氢技术，聚焦资源再生路径，分析了废水裂解（Wastewater Splitting）在实现污染降解与氢能生产双重目标中的应用潜力，并展望了低成本、环境友好型氢能技术的未来挑战。

　　

主流制氢技术对比

氢能作为零碳排放的高热值能源，其生产方式多样。化石能源制氢（如煤气化、天然气转化）仍占主导，但伴随高碳排放；水电解技术因清洁特性成为最具潜力的替代方案，其中电催化水分解（Electrocatalytic Water Splitting）通过阴极析氢反应（HER）和阳极析氧反应（OER）实现高效H₂
生产。新兴技术如光催化水分解（Photocatalysis）和生物质制氢（Biomass Hydrogen Production）亦在探索中，但面临效率与成本瓶颈。

废水裂解：耦合污染治理与氢能生产

电解废水制氢需催化剂在复杂污染物环境中保持高活性与抗毒性。以Ni–Mo–Se双功能催化剂为例，其能在降解甲酸废水的同时实现低电压产氢，突破传统电解水对高纯度水源的依赖。工业、农业及生活废水的差异化成分对催化剂设计提出新要求：需兼顾污染物氧化（阳极）与H₂
生成（阴极）的协同优化，同时解决长期稳定性问题。

废弃物衍生催化剂：变废为宝的高附加值路径

将废弃资源转化为高效HER/OER催化剂，是降低成本和环境负担的创新举措。例如，废旧电子设备中的金属组分可重构为高活性电极材料，而生物质废弃物经热解可生成碳基催化载体。此类催化剂虽受杂质影响，但通过结构修饰（如缺陷工程、杂原子掺杂）可显著提升性能。研究显示，某些废弃物衍生催化剂的过电位（Overpotential）已接近商业贵金属催化剂水平。

协同效应：闭环氢经济的多维整合

废水裂解与废弃物催化剂的结合形成了“以废治废”的闭环：催化剂原料取自废弃物，反应过程同步净化废水并产氢。这种协同机制不仅降低电解系统的总能耗，还通过物质循环将环境治理成本转化为能源收益。例如，利用含重金属废水制备的催化剂，其活性位点可特异性吸附同类污染物，实现“自净化”催化。

挑战与展望

当前技术仍面临催化剂规模化制备、复杂废水适应性及长期稳定性等挑战。未来需开发标准化废弃物前处理工艺，建立催化剂性能-成本-寿命的平衡模型。政策层面需推动跨行业废弃物供应链整合，而基础研究应聚焦抗毒化催化剂设计和反应机理原位表征技术。循环绿色氢能有望成为连接环境修复与碳中和目标的枢纽技术。

（注：全文严格基于原文内容缩编，未添加非文献支持信息）