电化学降解污水中含氮废弃物的升值策略

doi:10.1016/j.actphy.2025.100108

摘要/Abstract

摘要：

由于工业和生活废水的大量排放，地表水水体中的氮污染已成为全球性的环境问题。新兴的电化学降解技术为高效降解含氮废物，如亲电污染物(硝酸盐和亚硝酸盐)和亲核污染物(尿素、氨氮和肼)提供了有前途的解决方案，同时能在电降解过程中实现增值产出。本文对污水中典型的含氮废弃物电降解过程中的升值策略进行了深入研究，重点阐释了提高价值输出效率的方法：(1) 通过构建锌-亲电性污染物电池实现能量与化学品产出；(2) 通过亲核污染物驱动的混合直接燃料电池实现能量输出；(3) 通过亲核性污染物辅助的电解水装置实现节能纯净氢能的生产；(4) 利用锌-亲核性污染物电池进行储能和制氢；(5) 通过C―N耦合反应产生有价值的化学产品。最后，我们对当前面临的挑战和未来前景进行了深入分析，以加深对先进电化学电池的理解，弥合实验试验与实际应用之间的差距。

关键词: 水净化, 电化学降解, 锌基电池, 电解水, 直接燃料电池, C―N耦合

Abstract:

The interconversion of N₂ and N-containing compounds is central to the natural nitrogen cycle, one of the most important global biogeochemical cycles, which plays a crucial role in sustaining life across all organisms. Nitrogen pollution in surface water bodies, caused by the indiscriminate discharge of industrial and domestic wastewater, has become a global environmental concern. The excessive accumulation of nitrogenous wastes poses a serious threat to human health and disrupts the natural nitrogen cycle. Traditional water purification methods, such as chemical redox processes, physical adsorption, and biological treatments, often face limitations, including high energy consumption, low efficiency, large space requirements, prolonged treatment times, sludge generation, and high operating costs. Emerging electrochemical degradation techniques offer promising solutions for efficiently degrading nitrogenous wastes. These electrochemical technologies demonstrate advantages in cost-effectiveness, environmental friendliness, high efficiency, and broad applicability, while also presenting opportunities to generate added value during the electrodegradation processes. Nitrogen-containing wastes in wastewater can be classified into electrophiles (e.g., nitrate and nitrite) and nucleophiles (e.g., ammonia nitrogen, hydrazine, and urea) according to their redox properties. Based on the different properties of nitrogenous wastes, coupling corresponding electrochemical degradation reactions with tailored electrochemical energy storage and conversion devices provides opportunities for additional energy and value generation. Herein, advanced insights into valorization strategies during the electrodegradation processes of representative nitrogenous wastes in sewage are subtly provided, where the approaches for enhanced value output efficiency are highlighted, including (ⅰ) coupling the electroreduction of electrophilic pollutants with Zn-electrophile batteries to achieve energy output and simultaneous chemical production, (ⅱ) coupling electro-oxidation of nucleophilic pollutants with hybrid direct fuel cells to realize energy output, (ⅲ) applying hybrid water electrolysis systems assisted with nucleophilic wastes for energy-saving and clean H₂ production, (ⅳ) assembling Zn-nucleophile batteries for energy storage and hydrogen production, and (ⅴ) producing valuable chemicals via C―N coupling processes. The cell design, coupled with selection criteria and optimizing strategies of advanced electrodes and cell configuration, is highlighted. Finally, an in-depth analysis of current challenges and future prospects is provided to deepen the understanding of advanced electrochemical cells and bridge the gap between experimental trials and practical applications with respect to mechanism investigation, electrode design and evaluation, and cell design.

Key words: Water purification, Electrodegradation, Zn-based battery, Water electrolysis, Direct fuel cell, C―N coupling

孙明磊, 袁忠勇. 电化学降解污水中含氮废弃物的升值策略[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9), 100108. doi: 10.1016/j.actphy.2025.100108

Minglei Sun, Zhong-Yong Yuan. Valorization strategies for electrodegradation of nitrogenous wastes in sewage[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2025, 41(9), 100108. doi: 10.1016/j.actphy.2025.100108

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.1016/j.actphy.2025.100108

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2025/V41/I9/100108

图/表 5

参考文献 145

1	Gruber N. ; Galloway J.N. Nature 2008, 451, 293. doi: 10.1038/nature06592
2	Lehnert N. ; Musselman B.W. ; Seefeldt L.C. Chem. Soc. Rev. 2021, 50, 3640. doi: 10.1039/D0CS00923G
3	Xu H. ; Ma Y.Y. ; Chen J. ; Zhang W.X. ; Yang J.P. Chem. Soc. Rev. 2022, 51, 2710. doi: 10.1039/D1CS00857A
4	Lehnert N. ; Dong H.T. ; Harland J.B. ; Hunt A.P. ; White C.J. Nat. Rev. Chem. 2018, 2, 278. doi: 10.1038/s41570-018-0041-7
5	Chen J.G. ; Crooks R.M. ; Seefeldt L.C. ; Bren K.L. ; Bullock R.M. ; Darensbourg M.Y. ; Holland P.L. ; Hoffman B. ; Janik M.J. ; Jones A.K. ; Kanatzidis M.G. ; King P. ; Lancaster K.M. ; Lymar S.V. ; Pfromm P. ; Schneider W.F. ; Schrock R.R. Science 2018, 360, eaar6611. doi: 10.1126/science.aar6611
6	Godfray H.C.J. ; Beddington J.R. ; Crute I.R. ; Haddad L. ; Lawrence D. ; Muir J.F. ; Pretty J. ; Robinson S. ; Thomas S.M. ; Toulmin C. Science 2010, 327, 812. doi: 10.1126/science.1185383
7	Mishra S. ; Singh V. ; Cheng L. ; Hussain A. ; Ormeci B. J. Environ. Chem. Eng. 2022, 10, 107387. doi: 10.1016/j.jece.2022.107387
8	Guo W.H. ; Zhang K.X. ; Liang Z.B. ; Zou R.Q. ; Xu Q. Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 5658. doi: 10.1039/C9CS00159J
9	Barber W.P.F. Water Res. 2016, 104, 53. doi: 10.1016/j.watres.2016.07.069
10	Matei A. ; Racoviteanu G. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2021, 664, 012024. doi: 10.1088/1755-1315/664/1/012024
11	Wang Y. ; Wang C. ; Li M. ; Yu Y. ; Zhang B. Chem. Soc. Rev. 2021, 50, 6720. doi: 10.1039/d1cs00116g
12	Chatt J. ; Dilworth J.R. ; Richards R.L. Chem. Rev. 1978, 78, 589. doi: 10.1021/cr60316a001
13	Wang H.Y. ; Weng C.C. ; Yuan Z.Y. J. Energy Chem. 2021, 56, 470. doi: 10.1016/j.jechem.2020.08.030
14	Wang H.Y. ; Ren J.T. ; Sun M.L. ; Tian W.W. ; Feng Y. ; Yuan Z.Y. Adv. Energy Mater. 2024, 14, 2302515. doi: 10.1002/aenm.202302515
15	Lan R. ; Tao S.W. ; Irvine J.T.S. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 438. doi: 10.1039/b924786f
16	Wang T.Z. ; Cao X.J. ; Jiao L.F. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202213328. doi: 10.1002/anie.202213328
17	Zhang X. ; Wang Y.T. ; Wang Y.B. ; Guo Y.M. ; Xie X.Y. ; Yu Y.F. ; Zhang B. Chem. Commun. 2022, 58, 2777. doi: 10.1039/D1CC06690K
18	Liu S.S. ; Wang M.F. ; Cheng Q.Y. ; He Y.Z. ; Ni J.J. ; Liu J. ; Yan C.L. ; Qian T. ACS Nano 2022, 16, 17911. doi: 10.1021/acsnano.2c09168
19	Peng X.Y. ; Zeng L.B. ; Wang D.S. ; Liu Z.B. ; Li Y. ; Li Z.J. ; Yang B. ; Lei L.C. ; Dai L.M. ; Hou Y. Chem. Soc. Rev. 2023, 52, 2193. doi: 10.1039/D2CS00381C
20	Feng Y. ; Ren J.T. ; Sun M.L. ; Yuan Z.Y. Chem. Sci. 2025, 16 (4), 1528. doi: 10.1039/D4SC05936K
21	Liu J.W. ; Li Z.Y. ; Lv C.D. ; Tan X.Y. ; Lee C. ; Loh X.J. ; Chua M.H. ; Li Z.B. ; Pan H.G. ; Chen J. ; Zhu Q. ; Xu J.W. ; Yan Q.Y. Mater. Today 2024, 73, 208. doi: 10.1016/j.mattod.2024.01.009
22	Zhang Y.Y. ; Yu Q. ; Wang X. ; Guo W. Chem. Eng. J. 2023, 474, 145899. doi: 10.1016/j.cej.2023.145899
23	Sun M.L. ; Wang H.Y. ; Feng Y. ; Ren J.T. ; Wang L. ; Yuan Z.Y. Chem. Soc. Rev. 2024, 53, 11908. doi: 10.1039/D4CS00517A
24	Yan Z.J. ; Yang Q.H. ; Yang C.P. J. Mater. Chem. A 2024, 12, 24746. doi: 10.1039/D4TA05108D
25	Yan F.X. ; Wang H.Y. ; Feng Y. ; Wang H. ; Yuan Z.Y. J. Energy Chem. 2024, 98, 541. doi: 10.1016/j.jechem.2024.06.054
26	Hao R. ; Ren J.T. ; Lv X.W. ; Li W. ; Liu Y.P. ; Yuan Z.Y. J. Energy Chem. 2020, 49, 14. doi: 10.1016/j.jechem.2020.01.007
27	Tang L. ; Peng H. ; Kang J. ; Chen H. ; Zhang M. ; Liu Y. ; Kim D.H. ; Liu Y. ; Lin Z. Chem. Soc. Rev. 2024, 53, 4877. doi: 10.1039/d3cs00295k
28	Lv X.W. ; Liu Y.P. ; Tian W.W. ; Gao L.J. ; Yuan Z.Y. J. Energy Chem. 2020, 50, 324. doi: 10.1016/j.jechem.2020.02.055
29	Pan J. ; Xu Y.Y. ; Yang H. ; Dong Z.H. ; Liu H.F. ; Xia B.Y. Adv. Sci. 2018, 5, 1700691. doi: 10.1002/advs.201700691
30	Guo Y. ; Zhang R. ; Zhang S.C. ; Zhao Y.W. ; Yang Q. ; Huang Z.D. ; Dong B.B. ; Zhi C.Y. Energy Environ. Sci. 2021, 14, 3938. doi: 10.1039/d1ee00806d
31	Zhang R. ; Zhang S.C. ; Guo Y. ; Li C. ; Liu J.H. ; Huang Z.D. ; Zhao Y.W. ; Li Y.Y. ; Zhi C.Y. Energy Environ. Sci. 2022, 15, 3024. doi: 10.1039/d2ee00686c
32	Feng Y. ; Ren J.T. ; Song Y.X. ; Tian W.W. ; Wang H.Y. ; Wang L. ; Sun M.L. ; Yuan Z.Y. CCS Chem. 2024, 7, 1344. doi: 10.31635/ccschem.024.202404299
33	Zhou S.L. ; Dai Y. ; Song Q. ; Lu L. ; Yu X. ACS Appl. Mater. Inter. 2024, 16, 20551. doi: 10.1021/acsami.4c01739
34	Peng C. ; Wang M.Y. ; Li S. ; Zeng X.Z. ; Wang J.Y. ; Wang W.H. ; Zhang Z.R. ; Ye M.F. ; Wei X.W. ; Wu K.L. ; Zhang K. ; Zeng J. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202408771. doi: 10.1002/anie.202408771
35	De D. ; Kalu E.E. ; Tarjan P.P. ; Englehardt J.D. Chem. Eng. Technol. 2004, 27, 56. doi: 10.1002/ceat.200401832
36	Yu W.Q. ; Yu J.Y. ; Huang M. ; Wang Y.J. ; Wang Y.J. ; Li J.W. ; Liu H. ; Zhou W.J. Energy Environ. Sci. 2023, 2991?3001, 2991. doi: 10.1039/d3ee01301d
37	Gong F. ; Hong S.H. ; Song J.M. ; Liu C.Z. ; Liu S.L. ; Feng J.J. ; Wu Q.W. ; Xiong Y.L. ; Medic-Pejic L. ; Cheng Y. ; Zhang Z.Q. J. Mater. Chem. A 2025, 13, 3435. doi: 10.1039/d4ta07666d
38	Chen S. ; Qi G. ; Yin R. ; Liu Q. ; Feng L. ; Feng X. ; Hu G. ; Luo J. ; Liu X. ; Liu W. Nanoscale 2023, 15, 19577. doi: 10.1039/d3nr05254k
39	Jin Y. ; Sun L.P. ; Wang Y.C. ; Huo L.H. ; Zhao H. Int. J. Hydrog. Energy 2024, 71, 820. doi: 10.1016/j.ijhydene.2024.05.299
40	Fu Y.L. ; Li Y.L. ; Fan F.Q. ; Chen B.B. ; Hou X.J. ; Li Y.H. ; Li H. ; Fu Y. ; Qi W. ACS Catal. 2025, 15, 6918. doi: 10.1021/acscatal.4c07320
41	Ding J.Y. ; Hou X.H. ; Qiu Y. ; Zhang S.S. ; Liu Q. ; Luo J. ; Liu X.J. Inorg. Chem. Commun. 2023, 151, 110621. doi: 10.1016/j.inoche.2023.110621
42	Zheng Y.N. ; Tan Y. ; Yu X. ; Yao H. ; Hu S.J. ; Hu J. ; Chen Z. ; Guo X.H. Small 2024, 20, 2312136. doi: 10.1002/smll.202312136
43	Cui Z.J. ; Zhao P.W. ; Wang H.H. ; Li C.L. ; Peng W.C. ; Liu J.P. Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2410941. doi: 10.1002/adfm.202410941
44	Liu J.F. ; Du S.W. ; Fan W.J. ; Li Q.L. ; Yang Q. ; Luo L. ; Li J.N. ; Zhang F.X. Energy Environ. Sci. 2024, 17, 9093. doi: 10.1039/D4EE03987D
45	Zhu W.J. ; Yao F. ; Wu Q.F. ; Jiang Q. ; Wang J.X. ; Wang Z.C. ; Liang H.F. Energy Environ. Sci. 2023, 16, 2483. doi: 10.1039/d3ee00371j
46	Liu Y.L. ; Zhang J. ; Bai R. ; Zhao Y. ; Zhou Y.T. ; Zhao X. J. Colloid Interface Sci. 2024, 675, 526. doi: 10.1016/j.jcis.2024.06.213
47	Zhou L.M. ; Chen X.Q. ; Zhu S.J. ; You K. ; Wang Z.J. ; Fan R. ; Li J. ; Yuan Y.F. ; Wang X. ; Wang J.C. ; Chen Y.H. ; Jin H.L. ; Wang S. ; Lv J.J. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202401924. doi: 10.1002/anie.202401924
48	Shang N. ; Wang K.L. ; Wei M.H. ; Zuo Y.Y. ; Zhang P.F. ; Wang H.W. ; Chen Z. ; Pei P. J. Mater. Chem. A 2022, 10, 16369. doi: 10.1039/D2TA04294K
49	Feng Y. ; Chen L. ; Yuan Z. Inorg. Chem. Front. 2023, 10, 5225. doi: 10.1039/D3QI01113E
50	Bi Z. ; Hu J. ; Xu M. ; Zhang H. ; Zhou Y. ; Hu G. Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202313434. doi: 10.1002/anie.202313434
51	Yu W.Q. ; Wang Y.J. ; Tan H. ; Huang M. ; Yu J.Y. ; Chen L.L. ; Wang J.G. ; Liu H. ; Zhou W.J. Adv. Energy Mater. 2024, 14, 2402970. doi: 10.1002/aenm.202402970
52	Zhang R. ; Li C. ; Cui H.L. ; Wang Y.B. ; Zhang S.C. ; Li P. ; Hou Y. ; Guo Y. ; Liang G.J. ; Huang Z.D. ; Peng C. ; Zhi C.Y. Nat. Commun. 2023, 14, 8036. doi: 10.1038/s41467-023-43897-6
53	van Langevelde P.H. ; Katsounaros I. ; Koper M.T.M. Joule 2021, 5, 290. doi: 10.1016/j.joule.2020.12.025
54	Katsounaros I. ; Dortsiou M. ; Kyriacou G. J. Hazard. Mater. 2009, 171, 323. doi: 10.1016/j.jhazmat.2009.06.005
55	Chauhan R. ; Srivastava V.C. Chem. Eng. J. 2020, 386, 122065. doi: 10.1016/j.cej.2019.122065
56	Su L.H. ; Li K. ; Zhang H.B. ; Fan M.H. ; Ying D.W. ; Sun T.H. ; Wang Y.L. ; Jia J.P. Water Res. 2017, 120, 1. doi: 10.1016/j.watres.2017.04.069
57	Wei Y.Y. ; Huang J.J. ; Chen H. ; Zheng S.J. ; Huang R.W. ; Dong X.Y. ; Li L.K. ; Cao A. ; Cai J.M. ; Zang S.Q. Adv. Mater. 2024, 36, 2404774. doi: 10.1002/adma.202404774
58	Huo R. ; Li M. ; Zheng W.B. ; Ming P.W. ; Li B. ; Zhang C.M. ; Li Z.L. Energy Convers. Manag. 2024, 317, 118819. doi: 10.1016/j.enconman.2024.118819
59	Wang Y. ; Ruiz Diaz D.F. ; Chen K.S. ; Wang Z. ; Adroher X.C. Mater. Today 2020, 32, 178. doi: 10.1016/j.mattod.2019.06.005
60	Yao S.J. ; Wolfson S.K. ; Ahn B.K. ; Liu C.C. Nature 1973, 241, 471. doi: 10.1038/241471a0
61	Hong C. ; Park D. ; Gu Y. ; Park S. ; Lim D. ; Seo D. ; Han J. ; Park K. Int. J. Hydrog. Energy 2024, 87, 1367. doi: 10.1016/j.ijhydene.2024.09.128
62	Suzuki S. ; Muroyama H. ; Matsui T. ; Eguchi K. J. Power Sources 2012, 208, 257. doi: 10.1016/j.jpowsour.2012.02.043
63	Bora D.K. ; Faik A. Curr. Opin. Green Sustain. Chem. 2024, 48, 100944. doi: 10.1016/j.cogsc.2024.100944
64	Sakamoto T. ; Asazawa K. ; Martinez U. ; Halevi B. ; Suzuki T. ; Arai S. ; Matsumura D. ; Nishihata Y. ; Atanassov P. ; Tanaka H. J. Power Sources 2013, 234, 252. doi: 10.1016/j.jpowsour.2013.01.181
65	Behera S. ; Chauhan C. ; Mondal B. Small 2024, 20, 2311946. doi: 10.1002/smll.202311946
66	Burshtein T.Y. ; Yasman Y. ; Muñoz-Moene L. ; Zagal J.H. ; Eisenberg D. ACS Catal. 2024, 14, 2264. doi: 10.1021/acscatal.3c05657
67	Meke A.S. ; Dincer I. Int. J. Hydrog. Energy 2024, 88, 1123. doi: 10.1016/j.ijhydene.2024.09.240
68	Amin I. ; Bhat S.A. ; Bhat M.M. ; Sofi F.A. ; Bhat A.Y. ; Ingole P.P. ; Mondal R. ; Thotiyl M.O. ; Bhat M.A. New J. Chem. 2023, 47, 22146. doi: 10.1039/D3NJ04229D
69	Yang K. ; Hao L.J. ; Hou Y.W. ; Zhang J. ; Yang J.H. Int. J. Hydrog. Energy 2024, 51, 966. doi: 10.1016/j.ijhydene.2023.10.279
70	Herron J.A. ; Ferrin P. ; Mavrikakis M. J. Phys. Chem. C 2015, 119, 14692. doi: 10.1021/jp512981f
71	Shih Y.J. ; Huang Y.H. ; Huang C.P. Electrochim. Acta 2018, 263, 261. doi: 10.1016/j.electacta.2018.01.045
72	Stephens D.N. ; Mock M.T. Eur. J. Inorg. Chem. 2024, 27, e202400039. doi: 10.1002/ejic.202400039
73	Rosca V. ; Koper M.T.M. Electrochim. Acta 2008, 53, 5199. doi: 10.1016/j.electacta.2008.02.054
74	Zhang L. ; Niu W.X. ; Gao W.Y. ; Qi L.M. ; Zhao J.M. ; Xu M. ; Xu G.B. Electrochem. Commun. 2013, 37, 57. doi: 10.1016/j.elecom.2013.10.006
75	Hall D.S. ; Lockwood D.J. ; Bock C. ; MacDougall B.R. Proc. Math. Phys. Eng. Sci. 2015, 471, 20140792. doi: 10.1098/rspa.2014.0792
76	Huang C.J. ; Xu H.M. ; Shuai T.Y. ; Zhan Q.N. ; Zhang Z.J. ; Li G.R. Small 2023, 19, e2301130. doi: 10.1002/smll.202301130
77	Vedharathinam V. ; Botte G.G. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 21806. doi: 10.1021/jp5052529
78	Barik S. ; Kharabe G.P. ; Samal P.P. ; Urkude R.R. ; Kumar S. ; Yoyakki A. ; Vinod C.P. ; Krishnamurty S. ; Kurungot S. Small 2024, 20, 2406589. doi: 10.1002/smll.202406589
79	Gao L.Y. ; Sun H.R. ; Sun H. ; Wang Y.S. ; Li Y.Z. ; Lu Y. ; Zhou D.J. ; Sun X.M. ; Liu W. Appl. Catal. B 2024, 358, 124287. doi: 10.1016/j.apcatb.2024.124287
80	Basumatary P. ; Konwar D. ; Yoon Y.S. Electrochim. Acta 2018, 261, 78. doi: 10.1016/j.electacta.2017.12.123
81	Sayed E.T. ; Eisa T. ; Mohamed H.O. ; Abdelkareem M.A. ; Allagui A. ; Alawadhi H. ; Chae K.J. J. Power Sources 2019, 417, 159. doi: 10.1016/j.jpowsour.2018.12.024
82	Feng G. ; Kuang Y. ; Li P. ; Han N. ; Sun M. ; Zhang G. ; Sun X. Adv. Sci. 2017, 4, 1600179. doi: 10.1002/advs.201600179
83	Guo F. ; Cao D.X. ; Du M.M. ; Ye K. ; Wang G.L. ; Zhang W.P. ; Gao Y.Y. ; Cheng K. J. Power Sources 2016, 307, 697. doi: 10.1016/j.jpowsour.2016.01.042
84	Zhang H.M. ; Chen W.Y. ; Wang H.L. ; Tong X. ; Wang Y.F. ; Yang X. ; Wu Z.C. ; Liu Z.M. Int. J. Hydrog. Energy 2022, 47, 16080. doi: 10.1016/j.ijhydene.2022.03.139
85	Putri Y.M.T.A. ; Chamberlain T.W. ; Degirmenci V. ; Gunlazuardi J. ; Krisnandi Y.K. ; Walton R.I. ; Ivandini T.A. ACS Appl. Energy Mater. 2023, 6, 2497. doi: 10.1021/acsaem.2c03938
86	Yin X. ; Zhu K. ; Ye K. ; Yan J. ; Cao D. ; Zhang D. ; Yao J. ; Wang G. J. Colloid Interf. Sci. 2024, 654, 36. doi: 10.1016/j.jcis.2023.10.011
87	Cao Y.J. ; Guo Y. ; Hu Z.J. ; Gui F.K. ; Lei Y.K. ; Ni J. ; Zhang C.M. ; Xiao Q.F. Energy Fuels 2024, 38, 14645. doi: 10.1021/acs.energyfuels.4c02183
88	Li X. ; Zheng H.M. ; Liao Y.J. ; Huang K.M. ; Ye Y.B. ; Xin H.R. ; Luo H.P. ; Liu G.L. ACS Sustain. Chem. Eng. 2024, 12, 3621. doi: 10.1021/acssuschemeng.3c06691
89	Nangan S. ; Ding Y. ; Alhakemy A.Z. ; Liu Y. ; Wen Z. Appl. Catal. B 2021, 286, 119892. doi: 10.1016/j.apcatb.2021.119892
90	Xu W. ; Zhang H.M. ; Li G. ; Wu Z.C. J. Electroanal. Chem. 2016, 764, 38. doi: 10.1016/j.jelechem.2016.01.013
91	Zhu W. ; Zhang X. ; Yao F. ; Huang R. ; Chen Y. ; Chen C. ; Fei J. ; Chen Y. ; Wang Z. ; Liang H. Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202300390. doi: 10.1002/anie.202300390
92	Chen Z.J. ; Duan X.G. ; Wei W. ; Wang S.B. ; Ni B.J. Nano Energy 2020, 78, 105270. doi: 10.1016/j.nanoen.2020.105270
93	Wang H.Y. ; Ren J.T. ; Wang L. ; Sun M.L. ; Yang H.M. ; Lv X.W. ; Yuan Z.Y. J. Energy Chem. 2022, 75, 66. doi: 10.1016/j.jechem.2022.08.019
94	Yang H.M. ; Wang H.Y. ; Zhai S.X. ; Ren J.T. ; Yuan Z.Y. Chem. Eng. J. 2024, 489, 151236. doi: 10.1016/j.cej.2024.151236
95	Sun F. ; Qin J. ; Wang Z. ; Yu M. ; Wu X. ; Sun X. ; Qiu J. Nat. Commun. 2021, 12, 4182. doi: 10.1038/s41467-021-24529-3
96	Wang H.Y. ; Wang L. ; Ren J.T. ; Tian W. ; Sun M.L. ; Feng Y. ; Yuan Z.Y. ACS Nano 2023, 17, 10965. doi: 10.1021/acsnano.3c03095
97	Lv X.W. ; Tian W.W. ; Yuan Z.Y. Electro. Energy Rev. 2023, 6, 23. doi: 10.1007/s41918-022-00159-1
98	Tang C. ; Zhang R. ; Lu W. ; Wang Z. ; Liu D. ; Hao S. ; Du G. ; Asiri A.M. ; Sun X. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 842. doi: 10.1002/anie.201608899
99	Zhang X.Y. ; Ma G. ; Shui L.L. ; Zhou G.F. ; Wang X. J. Energy Chem. 2022, 72, 88. doi: 10.1016/j.jechem.2022.04.045
100	Wang H.Y. ; Sun M.L. ; Ren J.T. ; Yuan Z.Y. Adv. Energy Mater. 2022, 13, 2203568. doi: 10.1002/aenm.202203568
101	Chen L. ; Ren J.T. ; Yuan Z.Y. Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2203720. doi: 10.1002/aenm.202203720
102	Yang H.M. ; Wang H.Y. ; Sun M.L. ; Yuan Z.Y. Chem. Eng. J. 2023, 475, 146134. doi: 10.1016/j.cej.2023.146134
103	Xu R.Q. ; Sun R.B. ; Xu H.Q. ; Xie G. ; Ge J.J. J. Mater. Chem. A 2024, 12, 26316. doi: 10.1039/D4TA03382E
104	Wang H.Y. ; Yan F.X. ; Wang H. ; Zhai S.X. ; Ren J.T. ; Wang L. ; Sun M.L. ; Yuan Z.Y. Adv. Energy Mater. 2024, 14, 2402611. doi: 10.1002/aenm.202402611
105	Sun X.L. ; Liu J. ; Du Y.M. ; Liu Y.R. ; Wang W.N. ; Chen D.H. ; Zhang R.Y. ; Wang L. ACS Catal. 2024, 14, 17421. doi: 10.1021/acscatal.4c05825
106	Ajmal S. ; Rasheed A. ; Sheng W.X. ; Dastgeer G. ; Nguyen Q.A.T. ; Wang P.H. ; Chen P. ; Liu S.J. ; Bui V.Q. ; Zhu M.Z. ; Li P. ; Wang D.S. Adv. Mater. 2024, 37, 2412173. doi: 10.1002/adma.202412173
107	Zhao Z.J. ; Zhao H. ; Du X.Q. ; Zhang X.S. Int. J. Hydrog. Energy 2024, 88, 313. doi: 10.1016/j.ijhydene.2024.09.193
108	Tang S.Y. ; Zhang Z.P. ; Lv Q.J. ; Pan X.Q. ; Dong J.L. ; Liu L.Y. ; Wan Y.Y. ; Han J. ; Song F.Z. ACS Appl. Mater. Inter. 2024, 16, 66008. doi: 10.1021/acsami.4c11228
109	Quan Q.H. ; Li X.L. ; Song C. ; Jia Q.S. ; Lu H.S. ; Cui X.J. ; Liu G.B. ; Chen X. ; Jiang L.H. Chem. Eng. J. 2024, 488, 150897. doi: 10.1016/j.cej.2024.150897
110	Qin Y.X. ; Wang Y.Y. ; Jin G.Q. ; Tong X.L. ; Yang N.J. Adv. Energy Mater. 2024, 14, 2402429. doi: 10.1002/aenm.202402429
111	Huang Y.P. ; Zhang X. ; Li L.F. ; Humayun M. ; Zhang H.M. ; Xu X.F. ; Anthony S.P. ; Chen Z.H. ; Zeng J.R. ; Shtansky D.V. ; Huo K.F. ; Song H.S. ; Wang C.D. ; Zhang W.J. Adv. Funct. Mater. 2024, 2401011. doi: 10.1002/adfm.202401011
112	Yang Y.F. ; Li X.Y. ; Liu G.L. ; Liu H.X. ; Shi Y.H. ; Ye C.M. ; Fang Z. ; Ye M.X. ; Shen J.F. Adv. Mater. 2024, 36, 2307979. doi: 10.1002/adma.202307979
113	Du M.X. ; Ji Y.J. ; Li Y.Y. ; Liu S.X. ; Yan J.Q. Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2402776. doi: 10.1002/adfm.202402776
114	Yuan Z.G. ; Sun X. ; Gao B. ; Fan Z.g. ; Yang P.x. ; Feng Z.B. Chem. Eng. J. 2024, 499, 156647. doi: 10.1016/j.cej.2024.156647
115	Vadivel N. ; Murthy A.P. Small 2024, 20, 2407845. doi: 10.1002/smll.202407845
116	Tong Y. ; Chen P.Z. Inorg. Chem. Front. 2024, 11, 6218. doi: 10.1039/D4QI01789G
117	Feng G. ; Pan Y. ; Su D. ; Xia D.G. Adv. Mater. 2024, 36, 2309715. doi: 10.1002/adma.202309715
118	Shi Z.K. ; Zhang Y. ; Guo W. ; Niu Z.H. ; Chen Y. ; Huang J.L. Adv. Funct. Mater. (2024, 2414935. doi: 10.1002/adfm.202414935
119	Ahsan M.A. ; He T. ; Noveron J.C. ; Reuter K. ; Puente-Santiago A.R. ; Luque R. Chem. Soc. Rev. 2022, 51, 812. doi: 10.1039/D1CS00498K
120	Feng Y. ; Ren J.T. ; Wang H.Y. ; Wang L. ; Yuan Z.Y. Inorg. Chem. Front. 2023, 10, 4510. doi: 10.1039/D3QI00795B
121	Ren J.T. ; Ying Y.D. ; Liu Y.P. ; Li W. ; Yuan Z.Y. J. Energy Chem. 2022, 71, 619. doi: 10.1016/j.jechem.2022.03.048
122	Wang H.Y. ; Zhai S.X. ; Wang H. ; Yan F.X. ; Ren J.T. ; Wang L. ; Sun M.L. ; Yuan Z.Y. ACS Nano 2024, 18, 19682. doi: 10.1021/acsnano.4c04831
123	Wang W.X. ; Zhang J.J. ; Rong J.S. ; Chen L.L. ; Cui S.Q. J. Colloid Interface Sci. 2025, 680, 214. doi: 10.1016/j.jcis.2024.11.098
124	Wang H.Y. ; Wang L. ; Ren J.T. ; Tian W.W. ; Sun M.L. ; Yuan Z.Y. Nanomicro Lett. 2023, 15, 155. doi: 10.1007/s40820-023-01128-z
125	Yan F.X. ; Wang H.Y. ; Wang L. ; Wang H. ; Yuan Z.Y. Inorg. Chem. Front. 2024, 11, 6376. doi: 10.1039/D4QI01740D
126	Xu J.Q. ; Zhong M.X. ; Yan S. ; Chen X.J. ; Li W.M. ; Xu M.J. ; Wang C. ; Lu X.F. J. Colloid Interface Sci. 2025, 679, 171. doi: 10.1016/j.jcis.2024.09.227
127	Feng Y.Y. ; Shi Q.M. ; Lin J. ; Chai E. ; Zhang X. ; Liu Z.L. ; Jiao L. ; Wang Y.B. Adv. Mater. 2022, 34, 2207747. doi: 10.1002/adma.202207747
128	Moon C.J. ; Maheskumar V. ; Min A. ; Kumar A. ; Lee S. ; Senthil R.A. ; Ubaidullah M. ; Choi M.Y. Small 2024, 2408569. doi: 10.1002/smll.202408569
129	Ma G.Q. ; Miao L.C. ; Dong Y. ; Yuan W.T. ; Nie X.Y. ; Di S.L. ; Wang Y.Y. ; Wang L.B. ; Zhang N. Energy Stor. Mater. 2022, 47, 203. doi: 10.1016/j.ensm.2022.02.019
130	Thakur P. ; Alam K. ; Roy A. ; Downing C. ; Nicolosi V. ; Sen P. ; Narayanan T.N. ACS Appl. Mater. Inter. 2021, 13, 33112. doi: 10.1021/acsami.1c08300
131	Chen F.Y. ; Elgazzar A. ; Pecaut S. ; Qiu C. ; Feng Y.G. ; Ashokkumar S. ; Yu Z. ; Sellers C. ; Hao S.Y. ; Zhu P. ; Wang H.T. Nat. Catal. 2024, 7, 1032. doi: 10.1038/s41929-024-01200-w
132	Shibata M. ; Yoshida K. ; Furuya N. J. Electroanal. Chem. 1998, 442, 67. doi: 10.1016/S0022-0728(97)00504-4
133	Shibata M. ; Yoshida K. ; Furuya N. J. Electrochem. Soc. 1998, 145, 2348. doi: 10.1149/1.1838641
134	Zhu X.R. ; Ge M. ; Yuan X.L. ; Wang Y.J. ; Tang Y.F. Appl. Catal. B 2025, 363, 124826. doi: 10.1016/j.apcatb.2024.124826
135	Zhong Y. ; Xiong H.L. ; Low J.X. ; Long R. ; Xiong Y.J. eScience 2023, 3, 100086. doi: 10.1016/j.esci.2022.11.002
136	Tao Z.X. ; Rooney C.L. ; Liang Y.Y. ; Wang H.L. J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 19630. doi: 10.1021/jacs.1c10714
137	Jouny M. ; Lv J.J. ; Cheng T. ; Ko B.H. ; Zhu J.J. ; Goddard W.A. ; Jiao F. Nat. Chem. 2019, 11, 846. doi: 10.1038/s41557-019-0312-z
138	Tao Z.X. ; Wu Y.S. ; Wu Z.S. ; Shang B. ; Rooney C. ; Wang H.L. J. Energy Chem. 2022, 65, 367. doi: 10.1016/j.jechem.2021.06.007
139	Wu Y.S. ; Jiang Z. ; Lin Z.C. ; Liang Y.Y. ; Wang H.L. Nat. Sustain. 2021, 4, 725. doi: 10.1038/s41893-021-00705-7
140	Shibata M. ; Yoshida K. ; Furuya N. J. Electroanal. Chem. 1995, 387, 143. doi: 10.1016/0022-0728(95)03992-P
141	Meng N.N. ; Huang Y.M. ; Liu Y. ; Yu Y.F. ; Zhang B. Cell Rep. Phys. Sci. 2021, 2, 100378. doi: 10.1016/j.xcrp.2021.100378
142	Guo P. ; Wang X.D. ; Wang Y.F. ; Luo Y.W. ; Chu K. Chem. Commun. 2024, 60, 14649. doi: 10.1039/D4CC05002A
143	Chen C. ; Zhu X.R. ; Wen X.J. ; Zhou Y.Y. ; Zhou L. ; Li H. ; Tao L. ; Li Q.L. ; Du S.Q. ; Liu T.T. ; Yan D.F. ; Xie C. ; Zou Y.Q. ; Wang Y.Y. ; Chen R. ; Huo J. ; Li Y.F. ; Cheng J. ; Su H. ; Zhao X. ; Cheng W.R. ; Liu Q.H. ; Lin H.Z. ; Luo J. ; Chen J. ; Dong M.D. ; Cheng K. ; Li C.G. ; Wang S.Y. Nat. Chem. 2020, 12, 717. doi: 10.1038/s41557-020-0481-9
144	Wang H. ; Jiang Y. ; Li S.J. ; Gou F.L. ; Liu X.R. ; Jiang Y.M. ; Luo W. ; Shen W. ; He R.X. ; Li M. Appl. Catal. B 2022, 318, 121819. doi: 10.1016/j.apcatb.2022.121819
145	Feng Y. ; Lv X.W. ; Wang H.Y. ; Wang H. ; Yan F.X. ; Wang L. ; Wang H.Y. ; Ren J.T. ; Yuan Z.Y. Adv. Funct. Mater. 2025, 35, 2425687. doi: 10.1002/adfm.202425687

[1]	徐斯然, 吴奇, 卢帮安, 唐堂, 张佳楠, 胡劲松. “绿氢”工业化碱性催化剂研究现状及未来展望[J]. 物理化学学报, 2023, 39(2): 2209001 -0 .
[2]	李孟婷, 郑星群, 李莉, 魏子栋. 碱性介质中氢氧化和析氢反应机理研究现状[J]. 物理化学学报, 2021, 37(9): 2007054 - .
[3]	刘源, 李卫东, 吴捍, 卢思宇. 碳点增强的Ru纳米颗粒复合材料用于碱性条件下高效电解水析氢[J]. 物理化学学报, 2021, 37(7): 2009082 - .
[4]	凌崇益,王金兰. 基于类石墨烯二维材料的析氢反应电催化剂的研究进展[J]. 物理化学学报, 2017, 33(5): 869 -885 .
[5]	吴昱,罗键. 原位生长Pd/Ni(OH)₂/NF复合催化剂及其析氢性能[J]. 物理化学学报, 2016, 32(11): 2745 -2752 .
[6]	王玉玲;蔡乃才;霍耀东;陈浩. 苯胺在SnO₂/Ti电极上的电化学氧化[J]. 物理化学学报, 2001, 17(07): 609 -613 .