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化工产品质量与安全管理
从动力学角度分析，相比析氢反应的二电子转移过程，析氧反应需要完成四电子
转移过程，因此析氧反应的进行需要更高的过电势，消耗更多的能量，同时又具
有较低的氧气析出效率，使得析氧反应成为水电解的限速步骤。析氧催化剂的使
用可显著降低析氧反应所需过电势和能量，提高氧气转化率，大幅降低电解水所
需成本。因此近些年来，关于析氧催化剂的发展成为人们关注的焦点问题，制备
高效析氧催化剂对水电解的研究以及清洁能源的发展具有重要意义。随着研究的
不断深入，析氧催化剂的发展经过了一个漫长的过程，材料的选择也经过漫长的
演变。目前最为成熟的商用析氧催化剂为贵金属氧化物 IrO 2 和 RuO 2 ，其具有较
为优秀的催化性能及稳定性，但由于其价格昂贵且难以储存，导致其无法大规模
工业化使用；在后续的研究中，非贵金属因其优异的含量丰富，价格低廉等特点
受到研究者们的关注，如 Ni、Mn、Co、Cu、Zn 与 Fe 等，非贵金属在析氧方面
确实表现出优异的性能；更加深入的研究发现，碳材料掺杂杂原子拥有其良好的
导电性且反应过程更加安全，这些特点使之成为更加便宜优良的析氧催化剂原材
料；此外仅有少数研究者将目光聚集于漆酶这种完全绿色无污染的材料，因其本
身的不稳定性及较差的催化性能，研究工作并未有大的进展。
（一）贵金属析氧催化剂
贵金属析氧催化剂是指使用贵金属材料合成的析氧催化剂，可大幅降低析氧
反应所需活化能，加快析氧反应的进行。贵金属如铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）、
银（Ag）、钌（Ru）、铱（Ir）等都可用于催化剂的合成，高效析氧催化剂的
材料多选用 Ru 与 Ir，多具有极其优秀的催化性及稳定性。发展较为成熟的 RuO 2
与 IrO 2 已成为商用析氧催化剂，但由于其价格昂贵且含量有限，无法实现可持
续发展。目前，Ru 与 Ir 已经被广泛应用于析氧催化剂的合成研究。Isabela C.Man
等人以密度泛函理论为基础的析氧催化剂研究结果显示：以析氧催化剂表面的金
属氧化物键能为活动控制参数，比较众多金属氧化物析氧催化性能，结果可形成
一个火山状的对比图，Ru 与 Ir 的氧化物在顶点附近。结果表明在众多金属氧化
物析氧催化剂中，Ru 与 Ir 的金属氧化物有着最佳的析氧催化性能。
（二）非贵金属析氧催化剂
非贵金属析氧催化剂是指以相对于贵金属而言的其他非贵金属为原材料合成
的析氧催化剂。非贵金属以其丰富的含量，低廉的价格及低毒性等特性成为研究
热点，开发高效非贵金属催化剂对水电解的商业化进程具有重要意义。非贵金属
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