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燃料電池、水電解槽、金屬-空氣電池等清潔能源技術(shù)的核心依賴于一系列基于氧和氫的電催化反應(yīng)，包括氧還原反應(yīng)（ORR）、析氧反應(yīng)（OER）和析氫反應(yīng)（HER），這些反應(yīng)需要高成本效益的電催化劑來提高能效。

近十年來，復(fù)雜金屬氧化物（除簡(jiǎn)單的過渡金屬氧化物、尖晶石氧化物和ABO₃鈣鈦礦氧化物）因其特殊的晶體結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，已成為具有電催化活性的氧和氫電催化理想選材。

2024年12月11日，南京航空航天大學(xué)朱印龍教授/郭萬林院士、南京工業(yè)大學(xué)邵宗平教授在國際期刊Chemical Society Reviews發(fā)表題為《Beyond conventional structures: emerging complex metal oxides for efficient oxygen and hydrogen electrocatalysis》的研究綜述，朱印龍教授為論文第一作者，朱印龍教授、郭萬林院士、邵宗平教授為論文共同通訊作者。

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朱印龍，南京航空航天大學(xué)國際前沿科學(xué)研究院教授，國家海外高層次青年人才入選者（海外優(yōu)青），南航“長(zhǎng)空英才”。2017年在南京工業(yè)大學(xué)獲博士學(xué)位?(導(dǎo)師：邵宗平和周嵬教授)；2018-2021年在澳大利亞莫納什大學(xué)?(Monash University)?從事博士后研究、擔(dān)任DECRA項(xiàng)目研究員?(合作導(dǎo)師：王煥庭院士)。2022年回國入職南京航空航天大學(xué)前沿院成立“清潔能源催化材料與器件”實(shí)驗(yàn)室。

朱印龍教授長(zhǎng)期從事新能源材料與器件研究（燃料電池、金屬空氣電池、電催化/電合成等）。共發(fā)表SCI論文90余篇。

郭萬林，南京航空航天大學(xué)教授，中國科學(xué)院院士，國家杰青（1996年），教育部“長(zhǎng)江學(xué)者”特聘教授（1999年）。1981-1991年，在西北工業(yè)大學(xué)獲學(xué)士、碩士和博士學(xué)位。

郭萬林院士主要從事飛行器結(jié)構(gòu)安全和智能化方面的力學(xué)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究。目前致力于材料-結(jié)構(gòu)-功能一體化、數(shù)字航空宇航結(jié)構(gòu)工程、水伏學(xué)的研究。

邵宗平，南京工業(yè)大學(xué)教授。1995年本科畢業(yè)于原杭州大學(xué)（現(xiàn)浙江大學(xué)），2000年博士畢業(yè)于中科院大連化物所，2000-2002年在法國科學(xué)研究中里昂催化研究所作訪問學(xué)者，2002-2005年在美國加州理工學(xué)院從事博士后研究，2005年加入南京工業(yè)大學(xué)。

邵宗平教授在能源儲(chǔ)存和環(huán)境催化領(lǐng)域長(zhǎng)期從事高質(zhì)量的、創(chuàng)新性的研究。到目前為止，在高溫固體氧化物燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池、電解水制氫、鋰離子電池、太陽能電池、低溫催化、水處理、混合導(dǎo)體透氧膜等方向具有豐富的研究經(jīng)驗(yàn)。在國際主流期刊包括Nature、Nature Energy、Nature Communications、Science Advance等上發(fā)表論文700余篇。

在這篇綜述中，作者全面介紹了復(fù)雜金屬氧化物在ORR、OER和HER電催化中的研究進(jìn)展。

首先，作者簡(jiǎn)要介紹了ORR、OER和HER的一些基本概念，并詳細(xì)介紹了復(fù)雜金屬氧化物的物理化學(xué)特性、合成方法和結(jié)構(gòu)表征。

隨后，作者全面概述了已報(bào)道的用于ORR、OER和HER電催化的各種復(fù)雜金屬氧化物，如雙/三/四鈣鈦礦、鈣鈦礦氫氧化物、鈣鐵石、Ruddlesden-Popper氧化物、Aurivillius氧化物、鋰/鈉過渡金屬氧化物、燒綠石、金屬磷酸鹽、多金屬氧酸鹽以及其他特殊結(jié)構(gòu)的氧化物，重點(diǎn)介紹了促進(jìn)它們性能和結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系的設(shè)計(jì)策略。

此外，作者還討論了復(fù)雜金屬氧化物在燃料電池、水電解槽和金屬-空氣電池中的實(shí)際應(yīng)用。

最后，作者提出了一些總結(jié)性意見，總結(jié)了這一主題的挑戰(zhàn)、展望和研究趨勢(shì)。

圖1：復(fù)雜金屬氧化物在ORR、OER和HER中的主要成就的時(shí)間線

圖2：復(fù)雜金屬氧化物在氧氣和氫氣電催化中的示意圖，總結(jié)這篇綜述中包括的它們的物理化學(xué)屬性、合成方法、結(jié)構(gòu)表征和器件應(yīng)用

圖3：復(fù)雜金屬氧化物的典型晶體結(jié)構(gòu)

圖4：用于復(fù)雜金屬氧化物的典型合成方法的示意圖

圖5：用于探測(cè)復(fù)雜金屬氧化物晶體和電子結(jié)構(gòu)的幾種表征技術(shù)的示意圖

綜上，這篇論文綜述了復(fù)雜金屬氧化物在氧和氫電催化反應(yīng)中的應(yīng)用進(jìn)展，包括它們?cè)谌剂想姵?、水電解槽和金?空氣電池中的核心作用。

研究結(jié)果表明，這些復(fù)雜金屬氧化物因其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)特性，展現(xiàn)出比傳統(tǒng)簡(jiǎn)單金屬氧化物更優(yōu)異的電催化性能，對(duì)于開發(fā)高效、低成本的電催化劑具有重要意義，有望推動(dòng)可持續(xù)能源技術(shù)的發(fā)展。

Beyond conventional structures: emerging complex metal oxides for efficient oxygen and hydrogen electrocatalysis,?Chem. Soc. Rev.,?2024.??

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