综述：维度依赖性异质结构催化剂在酸性析氧反应中的挑战与前景

（编辑推荐）本综述系统阐述了维度工程调控的异质结构催化剂在酸性析氧反应(OER)中的突破性进展，涵盖晶格氧机制(LOM)、吸附演化机制(AEM)和氧化物路径机制(OPM)等反应路径，提出通过0D量子点至3D多孔框架的跨维度集成优化电子转移与活性位点暴露，为质子交换膜(PEM)电解水制氢技术提供新型催化剂设计范式。

　　

催化OER机制在碱性与酸性电解质中的差异

析氧反应(OER)作为电解水制氢的关键半反应，其四电子转移过程导致高过电位和缓慢动力学。酸性环境中，OER遵循三种机制：晶格氧机制(LOM)通过缺陷氧直接参与反应但易引发结构降解；吸附演化机制(AEM)受OH与OOH中间体吸附能标度关系限制；新兴的氧化物路径机制(OPM)则通过O-O自由基相互作用平衡活性与稳定性。

贵金属基催化剂的维度工程突破

以Ir、Ru为核心的贵金属异质结构通过0D/2D杂化（如量子点修饰纳米片）实现电子结构调控，其界面电荷重分布使IrO₂/RuO₂过电位降低至280mV。3D多孔碳框架封装策略显著抑制酸性介质中贵金属溶解，将催化剂寿命延长至500小时以上。

过渡金属基催化剂的维度协同效应

2D过渡金属二硫化物(TMDs)与3D石墨烯气凝胶构建的异质界面，通过应变效应优化*OH吸附能。实验表明，CoS₂/MoS₂垂直异质结的硫空位使本征活性提升20倍，而Fe-N-C单原子催化剂在0D/3D结构中实现单分散活性位点最大化暴露。

结论与前瞻

维度依赖性异质结构通过跨尺度界面工程打破传统催化剂的活性-稳定性权衡，未来需结合原位表征技术解析界面动态演变过程，并开发低成本过渡金属基替代材料以推动PEM电解槽商业化应用。