这篇文档属于类型b，是一篇关于质子交换膜水电解（PEMWE）阳极催化剂稳定性的综述论文。以下是针对该文档的学术报告：

作者与机构
本文由Lina Wang、Qingzhi Pan、Xiao Liang*和Xiaoxin Zou*共同完成，均来自中国吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室。论文于2025年发表在《ChemSusChem》期刊上，标题为《Ensuring Stability of Anode Catalysts in PEMWE: From Material Design to Practical Application》。

论文主题
文章系统综述了质子交换膜水电解（PEMWE）技术中阳极催化剂的稳定性问题，重点探讨了降解机制、评估方法、优化策略及未来研究方向。PEMWE因其高效、清洁的特性被视为可再生能源存储的关键技术，但昂贵的铱基催化剂（如IrO₂）的稳定性不足限制了其大规模应用。本文旨在填补实验室研究与工业化应用之间的鸿沟。

主要观点与论据

1. 阳极催化剂的降解机制
   降解分为本征降解和外因降解两类：

   • 本征降解：包括催化剂结构或成分变化，如金属溶解（如Ir、Ru的持续溶解）、表面重构（如Ir氧化形成IrO₂薄层）、相变（如非贵金属组分Ba、Pr的浸出破坏钙钛矿结构）。文中引用Li等通过原子探针断层扫描（APT）观察到Ir催化剂表面氧化形成稳定IrO₂层的现象（Nat. Catal. 2018），但Ru基催化剂因高稳态溶解率易失活。
     
   • 外因降解：涉及外部因素，如载体钝化（钛基多孔传输层PTL在高电压下形成绝缘TiO₂层）和催化剂脱落（气泡扰动或弱附着力导致）。Geiger等提出硼掺杂金刚石（B-doped diamond）可作为抗钝化电极材料（ChemSusChem 2017）。
     

2. 稳定性评估方法
   需综合电化学测试与结构表征：

   • 电化学测试：加速寿命测试（ALT）包含循环伏安法（CV）、计时电流法（CA）、计时电位法（CP）和电化学阻抗谱（EIS）。例如，CP中电压上升提示催化剂失活。
     
   • 结构表征：X射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）用于分析晶体相变；X射线光电子能谱（XPS）检测表面成分；电感耦合等离子体（ICP）定量溶解金属。作者强调原位技术（如IL-TEM、同步辐射X射线吸收谱）能实时观测降解过程。
     

3. 催化剂设计策略
   提出三类优化稳定性的方法：

   • 晶相工程：通过调控IrO₆八面体连接方式（如边共享或面共享）增强结构稳定性。例如，6H-SrIrO₃因面共享IrO₆结构比3C-SrIrO₃更耐酸（Adv. Mater. 2020）。
     
   • 成分优化：引入酸稳定元素（如Zr、Ti）形成固溶体（如SrIrO₃-SrZrO₃），抑制Ir浸出（Angew. Chem. Int. Ed. 2023）。
     
   • 载体效应：导电载体（如TaB₂）通过界面电子耦合稳定IrO₂纳米颗粒，其PEMWE测试显示2300小时稳定性（Nat. Commun. 2023）。
     

4. 未来研究方向
   作者建议：

   • 开发低铱催化剂，平衡活性与稳定性；
     
   • 建立多维描述符预测工业电流密度（1–3 A/cm²）下的稳定性；
     
   • 结合原位表征与理论模拟，揭示降解路径。
     

论文价值与意义
本文首次系统梳理了PEMWE阳极催化剂的稳定性挑战，提出了从材料设计到工业应用的完整研究框架。其价值在于：
1. 科学层面：阐明了降解机制与活性-稳定性的权衡关系，为设计高性能催化剂提供理论指导；
2. 应用层面：提出的评估协议（如AST加速应力测试）和优化策略（如晶相工程）可直接推动PEMWE技术商业化。

亮点
- 创新性提出“晶相工程”策略，通过晶体结构设计提升稳定性；
- 强调实验室与工业测试条件的差异（如电流密度、温度），呼吁研究需贴近实际应用场景；
- 整合多尺度表征技术，建立标准化稳定性评估流程。

此报告以学术视角解析了论文的核心内容，保留了关键术语（如PEMWE、ALT、IL-TEM）的英文原词，并突出了作者团队在钙钛矿催化剂设计领域的贡献（如6H-SrIrO₃的突破性发现）。