综述：多金属烯及其电催化应用

《Inorganic Chemistry Frontiers》：Multimetallenes and their electrocatalytic applications

多金属烯通过可控合成、结构修饰及高电流密度应用突破催化瓶颈，提升反应活性与稳定性，推动碳中和目标实现

　　

作为能量转换和存储的核心驱动力，电化学催化技术在实现碳中和目标方面具有不可替代的战略地位。然而，该技术仍受到催化活性、选择性和稳定性等瓶颈的限制。在这种情况下，多金属烯因其超高的比表面积、可调的电子性质以及由原子级厚度带来的多种组分协同效应，成为克服上述瓶颈的新平台。然而，当前的研究热点仍主要集中在单金属烯体系上，而多金属烯的发展受到一些核心问题的制约，例如由于多元前驱体还原动力学差异导致的成分偏析、高熵体系可控合成的难度，以及在复杂工作条件下活性位点动态演变的机制尚不明确，这些因素严重限制了其在高电流密度和恶劣条件下的实际应用性能。本文系统总结了该领域的最新进展：首先，重点关注可控合成策略的创新，详细介绍了通过调节表面能量实现还原生长、硬模板限制的领域热驱动共还原以及自模板辅助的逐步合金化等方法，旨在解决多金属烯的均匀性问题并实现精确构建；其次，深入探讨了多维结构改性的优化方法，包括缺陷工程、晶格应变调控、多元合金化、非金属元素掺杂、异质界面设计、表面功能化等，以精细调节材料的电子结构和几何结构，从而显著提高反应动力学和耐久性；最后，在应用拓展方面，重点关注其在高电流密度场景下的性能突破，如氧还原、全水分解、小分子电氧化/偶联以及二氧化碳还原等。本文旨在为高效稳定的基于多金属烯的电极材料设计提供全面指导，促进其在高性能膜电极设备和集成能源系统中的大规模应用，加速电化学转换技术的产业化进程，从而助力实现碳中和目标。