電催化在清潔能源轉換中起著核心作用，為未來的技術實現了許多可持續的過程。催化開天地（ID：catalysisworld）和清新電源（ID：sztspi）聯合整理了近年來Science關于電催化的報道，以下素材皆來自各公眾號，點擊小標題可以跳轉到資訊原文，獲取更詳細的信息。

Combining theory and experiment in electrocatalysis: Insights into materials design.?Science,?2017，DOI: 10.1126/science.aad4998

電催化劑發展策略

Thomas F. Jaramillo課題組綜述了近年來電催化四大反應（HER,HOR, ORR, OER）電催化劑的重要發展，用理論作為催化劑性能的合理化解釋的手段。通過考察控制不同電化學反應的催化劑的共同原理，我們描述了一個闡明催化這些反應趨勢的系統性框架，該綜述也可作為新的催化劑開發指南，同時強調了需要解決的關鍵問題。通過擴展這個框架到新興的清潔能源反應，例如過氧化氫生產、二氧化碳還原和氮氣還原，其中開發先進的催化劑可以實現燃料和化學品的可持續生產。

CO₂?electroreduction to ethylene via hydroxide-mediated coppercatalysis at an abrupt interface.?Science,?2018, DOI: 10.1126/science.aas9100

電催化還原CO₂制乙烯原理圖

多倫多大學Edward H. Sargent課題組在Science上在線發表了電催化CO₂還原到乙烯的研究進展。同期，加州大學伯克利分校的Joel W. Ager和劍橋大學的Alexei A. Lapkin在Science發表了評論。

Nanostructured transition metal dichalcogenide electrocatalysts for?CO₂?reduction in ionic liquid.?Science,?2016, DOI: 10.1126/science.aaf4767

密度泛函理論計算CO₂還原自由能

美國伊利諾伊大學芝加哥分校的Amin Salehi-Khojin和阿貢國家實驗室的Larry A. Curtiss等科學家在Science報道了一種高效的過渡金屬二硫屬化合物（如WSe2）納米結構催化劑，并設計出一種新型太陽能電化學催化反應裝置，能在低過電位下于離子液體中直接將CO₂轉化成合成氣（CO和H₂），生成一氧化碳（CO）的效率可達傳統銀納米顆粒催化劑的1000倍，整個過程廉價且高效，穩定性好。

Homogeneously dispersed, multimetal oxygen-evolving catalysts.?Science,?2016. DOI: 10.1126/science.aaf1525

制備膠狀FeCoW羥基氧化物催化劑

Zhang等人發展了一種室溫制備膠狀的FeCoW羥基氧化物催化劑，金屬組分呈原子級均勻分散！這種膠狀的FeCoW羥基氧化物催化劑在10 mA. cm^-2，堿性電解質中過電位為191 mV。至今為止，這是相同條件下所報道的最低的過電位。

連續反應500 h后，催化劑性能沒有出現明顯的降低。X射線吸收光譜和理論計算表明，W、Fe和Co之間的相互協同作用產生了一種局域的配位環境和電子結構，從而增強OER的能量學！

Ultrafine jagged platinum nanowires enable ultrahigh mass activity for the oxygen reduction reaction.?Science,?2016, , DOI: 10.1126/science.aaf9050

通過分子動力學模擬來解釋鋸齒形Pt納米線的超高活性

黃昱與UCLA的段鑲鋒（Xiangfeng Duan）教授、加州理工學院的William A. Goddard III教授等人合作，又在Science上報道了新的進展。他們通過合成一維的Pt-Ni雙金屬納米結構，以此為前驅催化劑，在電化學反應條件下得到了鋸齒狀的Pt納米線，這種新穎的一維催化材料再一次刷新了目前ORR反應質量活性的記錄。該論文第一作者是博士生Mufan Li。

A highly active and stable IrOx/SrIrO₃?catalyst for the oxygen evolution reaction.?Science，2016, 353, 1011-1014, DOI: 10.1126/science.aaf5050

OER理論分析

Seitz等人報道了一種在酸性電解質中具有高活性和高穩定性的OER催化劑：IrOx/SrIrO₃。在電化學測試過程中，SrIrO₃表面層中會發生Sr浸出，DFT計算表明，在Sr浸出，留下IrO₃或者銳鈦礦型IrO₂圖案的過程中，形成了高活性的表面層。

Biaxially strained PtPb/Pt core/shell nanoplate boosts oxygen reduction catalysis.?Science,2016, DOI: 10.1126/science.aah6133

O吸附能的DFT計算

蘇州大學黃小青教授、北京大學郭少軍教授以及布魯克哈文國家實驗室Dong Su等團隊合作報道了一種PtPb@Pt核殼結構納米片電催化劑，具有穩定而高效的ORR性能。

Self-assembly of noble metalmonolayers on transition metalcarbide nanoparticle catalysts.Science, DOI: 10.1126/science.aad8471

WC@Pt核殼結構納米粒子的合成過程

麻省理工學院（MIT）Yuriy Román等人在Science發表的一篇論文展現了這個領域的最新進展。這篇文章的核心思想是通過在碳化物（如WC）上生長出很薄的Pt來得到核殼結構催化劑。因為活性的Pt都位于碳化物納米粒子的表面，這樣貴金屬的利用率就能大大提高。也就是說，為了達到相同的催化性能，貴金屬的用量大大減少。

Active sites of nitrogen-doped carbon materials for oxygen reduction reaction clarified using model catalysts，Science,?2016, DOI: 10.1126/science.aad0832

目前主要依賴昂貴的貴金屬催化劑（如鉑）。隨著研究的深入，各種非鉑催化劑初露崢嶸，顯示了良好的電催化活性，如摻雜氮（N）的碳材料。然而，這類碳基催化劑的工機理研究甚少，碳原子和氮原子的排列與催化活性之間的關系仍是一個謎，這阻礙了進一步開發更高性能的能代替貴金屬的催化劑。日本筑波大學的研究人員在Science刊文，明確了摻氮碳材料的催化結構，并提出了反應的工作機制。

Direct and continuous strain control of catalysts with tunable battery electrode materials.Science,?2016, DOI: 10.1126/science.aaf7680

催化劑的ORR活性模擬

斯坦福大學崔屹課題組開發了一種利用電池電極材料直接、連續控制Pt納米催化劑的晶格應力，并調控其ORR催化活性的普適性策略。