摘要
通过电化学水分解产生的氢气被视为实现可持续和碳中和未来最具前景的能源载体之一。然而，水电解的实际应用仍受到氢演化反应和氧演化反应缓慢的动力学速率，以及传统贵金属催化剂高昂的成本和有限供应的限制。单原子催化剂因其几乎可完全利用金属原子、具有明确的活性位点以及可调控的电子结构，已成为一类极具吸引力的电催化剂。本综述全面介绍了用于电化学水分解的单原子催化剂的最新进展。首先阐述了氢演化反应和氧演化反应的基本机制，接着分析了独特的电子结构、配位环境以及金属与载体的相互作用对催化性能的影响。文中系统总结了各种自下而上和自上而下的合成策略，以及用于识别原子级分散的活性位点并阐明结构与活性关系的先进表征技术。此外，还对贵金属催化剂、非贵金属催化剂以及双原子催化剂的研究进展进行了评述，重点探讨了它们在调控电子结构、反应中间体吸附、催化活性、氢演化/氧演化反应动力学以及长期稳定性方面的作用。最后，讨论了单原子催化剂在水电解中实现规模化实际应用所面临的挑战及未来发展方向。总体而言，本综述凸显了单原子催化剂在最大化金属利用率的同时保持高催化性能的潜力，为设计用于可持续氢气生产的下一代电催化剂提供了宝贵思路。
