氢气作为一种有前景的传统化石燃料替代品，对于解决全球能源短缺和环境污染问题至关重要。值得注意的是，氢电催化反应可以有效地转化和利用氢气，包括析氢析出反应(HER)和氢氧化反应(HOR)。然而，即使是铂族金属(PGM)催化剂，在酸性和碱性电解液中的HER/HOR之间也存在数量级的动力学差距，这严重制约了碱性氢能源技术的发展。因此，开发经济高效的碱性HER/HOR电催化剂具有重要意义。值得注意的是，在PGM中引入p区元素可以诱导p-d轨道杂化、电子结构调控、反应中间体行为优化等，从而极大地增强催化性能。

本文综述了近年来p区元素修饰的PGM基电催化剂在碱性HER/HOR方面的研究进展。首先，对碱性HER/HOR机理进行了详细的讨论。然后，分别总结了p区非金属和金属元素改性PGM基催化剂的设计策略，重点探究了不同催化组分与相应催化性能之间的内在关联。最后，针对碱性HER/HOR中存在的挑战，提出了未来的研究方向。

本文系统揭示p区元素与铂族金属的协同催化机制，为设计高效碱性氢电催化剂提供了多维策略与理论指导，具体如下：

1) 氢电催化反应机理讨论：碱性氢电催化的机理主要分为以下几个方面：主张H_ad为唯一描述符的HBE理论，认为H_ad-OH_ad共吸附的双功能理论，以及涉及水分子连通性的氢键网络和溶剂重组动力学零自由电荷势理论。虽然HBE建立了d带中心和催化趋势之间的相关性，但双功能机理通过H_ad-OH_ad电子相互作用解释了双金属协同作用。氢键网络理论将这些原子尺度的现象与界面水连通性联系起来，同时零自由电荷势理论定量地将溶剂刚性与电势依赖的质子转移势垒联系起来。

2) 基于p区元素修饰的PGM基碱性氢电催化剂研究：随着p区元素的引入，PGM基催化剂的局域电荷密度和p/d带中心可以得到有效的调制，从而优化催化表面反应物种的媳吸附行为。相应地，本文从掺杂、形成化合物、构建异质结构策略等方面讨论了p区非金属元素修饰PGM电催化剂的最新进展。同时，基于掺杂、形成金属间化合物和无序合金的方法对p区金属元素改性PGM基催化剂进行了总结。并重点探究了催化剂组分与催化性能之间的内在关联。

3) 总结与展望：目前，通过p区元素调节PGMs作为碱性氢电催化剂已经做出了相当大的努力。然而，p区元素修饰的PGM基的相互作用尚未完全阐明，材料的催化性能难以满足实际应用的要求。另一方面，尽管碱性HER/HOR的开发已经取得了重大进展，但围绕其反应机理仍存在较大争议。文中提出，原位表征技术、自主的机器合成平台这类新兴技术或许可以为电催化机理提供了原子级别的见解，加速了催化剂的性能优化，并最终推进了氢能源技术发展。

苏立新，硕士生导师，2023年毕业于武汉大学，同年入选扬州大学“青年百人”计划。目前主要从事与能源电催化相关的工作，围绕碱性水电解槽阴极氢析出反应以及碱性燃料电池阳极氢氧化反应开展了催化剂设计与机理探究等系列工作，并在相关领域取得了一些研究成果；已参与发表17篇SCI论文，其中以第一作者身份已发表SCI论文12篇，包括J. Am. Chem. Soc.，Angew. Chem. Int. Ed.，Adv. Mater.，Adv. Funct. Mater.，Sci. China Chem.，Nano Res.，J. Energy Chem，Nano Energy等。

课题组简介：https://www.x-mol.com/groups/panghuan

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（2）获国家或江苏省博士后科研资助项目1项，或作为主要研究人员参与合作导师主持的国家级科研项目1项；

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