Передовые электрокатализаторы реакции выделения кислорода на основе переходных металлов: современное состояние, перспективы и проблемы

Реакция выделения кислорода (РВК) — важная полуреакция во многих электрохимических приложениях, включая расщепление воды и перезаряжаемые металл-воздушные аккумуляторы. Однако низкая скорость кинетики четырёхэлектронного переноса становится узким местом, ограничивающим повышение эффективности этих систем. Поэтому рациональное проектирование электрокатализаторов РВК на основе глубокого понимания механизмов и взаимосвязи структуры с активностью имеет принципиальное значение. В обзоре сначала представлены механизмы РВК: классический механизм эволюции адсорбатов и механизм с участием кислорода кристаллической решётки. Подробно рассмотрены пути реакции и соответствующие промежуточные частицы, а также обобщены дескрипторы, помогающие отбирать катализаторы и оптимизировать их свойства. Кроме того, описаны и обсуждены важные параметры, предлагаемые в качестве критериев оценки РВК. Затем рассмотрены последние разработки и экспериментальные достижения в области электрокатализаторов РВК на основе переходных металлов, позволяющие выявить новые принципы проектирования. В заключение предложены перспективы и направления дальнейшей работы для повышения каталитической активности и углубления понимания принципов проектирования катализаторов. Для применения эффективных электрокатализаторов РВК на основе переходных металлов в технологиях электрохимического накопления и преобразования энергии необходимы последовательные усовершенствования, опирающиеся на понимание механизмов и фундаментальных принципов проектирования.