本文要点
要点一：本文将近年来报道的发生表面重构的催化剂进行分类整理，包括金属氧化物、金属非氧化物、金属氢氧化物及金属合金。涵盖了具有代表性的尖晶石类、钙钛矿类、岩盐类等催化剂的合成方法、表面重构位点的确定、重构电位、重构物种、表征方法等。并指出目前尚未明确的关键点，如在尖晶石型Co3O4中，发生表面重构的位点存在争论，部分研究者认为重构发生在四面体的Co2+位点，而部分研究者认为重构发生在八面体Co3+位点，此部分研究尚待进一步探索。 要点二：目前，已广泛接收且证明的结论是，表面重构可以促进真正活性物种的产生。基于这一观点，目前许多研究报道了采用有效策略促进表面重建，以达到精确调控重建深度或完全重建。本文总结了近年来新兴的激活表面重构的几种策略，包括：金属掺杂/取代、阴离子引发、缺陷调控、形貌调控、等离子体促进、热/光热促进等。然而，上述部分策略在原位表征和理论模拟中的研究尚处于起步阶段，仍需大量的研究探索。
要点三：为探究表面重构的过程和其对电催化析氧性能影响的机制，本文总结了不同原位表征手段（如原位拉曼、原位透射电镜、原位同步辐射等）及密度泛函理论计算（DFT）在这类研究中的应用。同时指出，对于某些重构产生的物种，如Fe4+，很难由单一的原位表征观测到。然而，对电催化过程中表面重构全面深入、准确的观察，受限于不同的表征手段需要不同的复杂设备和原位电解池。
要点四：尽管基于表面重构的研究已经取得了上述研究进展，对表面重构已经建立了基本的理解，然而，还存在许多亟待解决的问题和挑战。首先，表面重构的程度/深度对催化活性的影响需要更加全面的研究，以建立系统的评价体系。例如部分重建后的催化剂应为核/壳结构，其结构中界面效应对催化活性的提高机制如何；表面重构的“壳”的厚度对活性有何影响，等等。其次，需要更加精确的理论计算以模拟真实的电催化反应过程。此部分需建立在精确的原位表征结果之上，如原位拉曼受其探测深度的限制，不能较为准确的给出重构的深度，因此在DFT模型构建时无法从单一的表征结果中获取催化剂的模型。第三，对于双金属基或多金属基的催化剂，需进一步探索其表面重构过程产生的活性物种。第四，采用更有效的策略调控表面重构的研究更具研究前景。此外，需要进一步探索表面重构在其它的电化学反应中的机理，如氧还原反应（ORR）、二氧化碳还原（CO2RR）、析氢反应（HER）、氮还原反应（NRR）及甲醇氧化反应（MOR）等。
文献信息
Likun Gao, Xun Cui, Christopher D. Sewell, Jian Li, Zhiqun Lin. Recent advances in activating surface reconstruction for the high-efficiency oxygen evolution reaction.Chemical Society Reviews, 2021, doi:10.1039/d0cs00962h. https://doi.org/10.1039/D0CS00962H原文刊载于【催化开天地】公众号
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