综述：多种原位/操作同步辐射光谱表征技术揭示电催化水分解动力学过程

《Electrochemical Energy Reviews》：Multiple In Situ/Operando Synchrotron Spectroscopic Characterizations Decrypting Electrocatalytic Water Splitting Dynamics

　　

摘要

电催化水分解是一种可持续且高效的生产高纯度氢气的方法，在应对全球能源可持续性挑战中发挥着越来越重要的作用。然而，动态且复杂的电催化过程为揭示电催化机制和推进催化剂设计带来了重大障碍。本文首先讨论了在电催化系统中进行可靠的原位/操作过程中同步辐射（SR）光谱测量的基本原理，并提出了标准化实践的指导方针。接着，系统地研究了应用于电催化水分解的先进原位/操作过程中SR光谱技术，强调了它们的独特优势，同时批判性地评估了固有的方法学局限性。超越传统的单一技术方法，我们专注于基于原位/操作过程中多SR光谱技术的互补探针，以实现从原子和分子尺度到电子层面整个水分解过程动态演变的全景可视化。最后，概述了关键瓶颈和前沿研究机会，旨在推动从碎片化分析向电催化水分解的集成、系统级机制理解的范式转变。

图形摘要

此图像的替代文本可能是由AI生成的。

已经提出了原位/操作过程中同步辐射表征的标准化原则，并整合了多种技术探针，以实现水分解的全景和多尺度可视化，为合理的催化剂设计指明了未来方向。

电催化水分解是一种可持续且高效的生产高纯度氢气的方法，在应对全球能源可持续性挑战中发挥着越来越重要的作用。然而，动态且复杂的电催化过程为揭示电催化机制和推进催化剂设计带来了重大障碍。本文首先讨论了在电催化系统中进行可靠的原位/操作过程中同步辐射（SR）光谱测量的基本原理，并提出了标准化实践的指导方针。接着，系统地研究了应用于电催化水分解的先进原位/操作过程中SR光谱技术，强调了它们的独特优势，同时批判性地评估了固有的方法学局限性。超越传统的单一技术方法，我们专注于基于原位/操作过程中多SR光谱技术的互补探针，以实现从原子和分子尺度到电子层面整个水分解过程动态演变的全景可视化。最后，概述了关键瓶颈和前沿研究机会，旨在推动从碎片化分析向电催化水分解的集成、系统级机制理解的范式转变。

图形摘要

此图像的替代文本可能是由AI生成的。

已经提出了原位/操作过程中同步辐射表征的标准化原则，并整合了多种技术探针，以实现水分解的全景和多尺度可视化，为合理的催化剂设计指明了未来方向。