面对全球气候变化与能源安全挑战，向清洁、低碳的可再生能源体系转型已成为具有战略意义的全球共识[1,2]。在此背景下，氢气因其高能量密度和零碳排放特性，被广泛视为实现碳中和目标的关键二次能源载体[[3], [4], [5], [6]]。然而，目前氢气生产仍以化石燃料为主，由此产生的大量碳排放削弱了其作为清洁能源的资质[7,8]。因此，利用太阳能、风能等间歇性可再生能源驱动水电解来生产“绿氢”，已成为连接可再生能源发电与终端用能脱碳的关键环节。它在缓解可再生能源供应波动、实现长时甚至季节性储能方面发挥着不可或缺的作用[[9], [10], [11]]。在各类水电解技术中，质子交换膜水电解技术凭借其高效率、快速响应特性以及产出高纯度氢气的优点而脱颖而出[[12], [13], [14]]。这些优势使其特别适合与不稳定的可再生能源结合，成为大规模商业化生产绿氢的重要途径。不过，阳极氧还原反应催化剂的局限性严重制约了PEMWE的广泛应用。由于阳极工作环境极为恶劣，兼具高酸度和强氧化性，因此需要使用铂族金属催化剂，尤其是铱，才能保证催化剂的活性与稳定性[[15], [16], [17], [18], [19]]。铱的全球年产量仅约7-8吨，资源极为稀缺且价格高昂，再加上在工业级电流密度下长期使用会存在稳定性问题，这些都大幅提升了PEMWE系统的成本[20,21]。因此，开发兼具高活性与稳定性的酸性氧还原催化剂，且尽可能减少或无需使用铂族金属，是该领域亟需解决的课题。
为降低对铂族金属的依赖，人们开展了大量研究，探索基于镍、钴、铁、钼等非铂族金属的催化剂[[22], [23], [24], [25]]。但这些催化剂在酸性氧还原环境中的稳定性往往无法满足实际应用需求[26]。钨基材料则因具备优异的耐酸性、更丰富的资源储备以及可调控的结构特性而受到广泛关注。其中，三氧化钨及其非化学计量比氧化物展现出独特的应用潜力[27,28]。三氧化钨本身具有环境友好、成本低廉以及在酸性介质中结构稳定性强的优点。此外，它还具有多种价态（如W4+、W5+、W6+），并通过引入氧空位等方式可调控其电子结构，从而具备较高的催化活性[[29], [30], [31], [32]]。这些独特的物理化学性质使得钨基材料成为酸性氧还原催化剂研究领域的极具前景的方向。近期研究显示，在酸性环境中，钨基材料不仅可以作为无铂族金属的活性中心，还能发挥关键的促进剂或稳定剂作用[33]。通过与铂族金属（如铱、钌）形成复合催化剂，钨能够在原子层面调控活性位的微观环境，从而协同提升催化剂的活性与耐用性，同时显著降低铂族金属的负载量[18,34]。不过，钨基材料的合理设计仍面临诸多挑战，包括如何精确控制其晶相、形态及缺陷结构。此外，还需要进一步深入理解其在复杂酸性氧还原条件下的行为机制，比如电子传递路径、界面效应以及稳定机制等。同时，缩小半电池测试结果与完整PEM电解槽性能之间的差距，也是当前研究需要重点解决的问题。
尽管如此，目前关于酸性氧还原催化剂的综述大多聚焦于铂族金属基材料或其他非贵金属体系，而对于低成本、高耐酸性的钨基体系的系统分类与深入机制分析仍然不足[35]。尤其是钨与活性位点之间的协同作用机制、微观稳定机制，以及实验室制备的材料与实际PEMWE装置之间的性能差异，都尚未得到全面阐释，这限制了高性能钨基酸性氧还原催化剂的合理开发。
为弥补这些研究空白，本综述系统总结了近年来钨基材料在酸性氧还原催化领域的重大进展，重点分析了其催化机制方面的突破，旨在为设计下一代高性能、低成本酸性氧还原催化剂提供有益参考。其主要贡献如下：
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系统梳理了铂族金属基与无铂族金属基体系中钨基酸性氧还原催化剂的最新研究进展，涵盖了相关材料的设计策略与应用现状；
- (2)
从电子结构角度深入解析了钨基材料的协同效应与稳定机制，阐明了钨的引入如何调控活性位点，进而提升催化剂的抗溶解与抗氧化能力；
- (3)
全面梳理了PEMWE装置应用中面临的挑战以及钨基催化剂的主流合成策略；
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总结了当前存在的核心挑战，并提出了未来高性能钨基酸性氧还原电催化剂合理设计的方向。
