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图20（a）测试所得动力学电流密度和计算所得氧吸附能ΔEO之间的关系；（b）铂基合金表面铂的ΔEO对合金能量图
四、结论与展望
电化学氢-水转化过程中的大部分能量耗散是由能源系统中的驱动电化学反应的活化能引起的 。由于催化材料对反应活化能的重要影响 ， 催化材料是高效能源系统的核心 。为了实现一个高效、可持续的能源系统 ， 迫切需要加快开发低成本、高活性的电催化剂 。
一般来说 ， 催化剂的性能取决于两个主要因素：①给定区域内活性位点的数目；②每个活性位点的本征活性 。调整几何结构（即纳米构筑和晶面工程）可有效地增加活性位点的密度 。当催化剂尺寸减小到纳米尺度时 ， 催化剂具有高的比表面积 ， 并且增加催化活性晶面的暴露 。缺陷工程和非晶化也可以通过暴露热力学不稳定活性位或不饱和原子位点来增加活性位点的数量 。提高活性位点的本征活性是提高活性的一个更基本但更困难的策略 ， 因为这涉及对催化材料电子结构的精确调节 。本征活性的优化需要对反应的特性有基本理解和对具有目标功能的催化剂的设计有深刻的见解 。
本文所讨论的典型实例（其催化性能总结见表2至表4）应用理论与实验研究相结合 ， 通过元素掺杂、界面工程、晶相工程、合金化等手段 ， 成功地调节了催化剂的本征活性 。
表2 典型HER催化剂性能

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CNT: carbon nanotube; DG: defect graphene; HDs: Heterodimers; NPLs: nanoplates; PBS: phosphate buffer saline; TM: Ti mesh; MMT: montmorillonite; SR: -SCH2CH2Ph.
表3 典型OER催化剂性能

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GCNS: graphene/carbon nanosheets; MMO: mixed metal oxide.
表4 典型非贵金属ORR催化剂性能

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CF: carbon nanofibrous; MCSs: mesoporous carbon microspheres; NCNT: nitrogen-doped carbon; Nanotube; OMC: Ordered mesoporous carbons; OMMC: ordered macro-/mesoporous carbon; PoPD: porous N-doped carbon.
表5 典型贵金属ORR催化剂性能

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OFA: octopod nanoframe architectures; TOH: trisoctahedrons.
目前 ， 随着化学合成技术的飞速发展 ， 许多催化材料以其优异的电催化性能被报道 。同时 ， 物理表征方法和理论计算的发展也为研究人员提供了更多的依据和指导 ， 使我们更好地了解催化剂的性能提升的机制 。然而 ， 现在电极催化剂的生产仍主要是通过传统的试错工艺 ， 而不是通过合理的设计 。这种研究模式不仅浪费了社会资源和科研人员的精力 ， 而且极大地延缓了科学发展 。因此 ， 迫切需要从最基本的层面发展一种面向性能的电催化剂设计策略 ， 并使之能应用于实际的催化剂设计合成中 。

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