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背景介紹 文章精讀 熱分解策略 利用各類有機質成分在高溫下熱解分解產生的大量氣體，能夠有效的將各類多孔結構引入到最后形成的材料體系中，這其中的典型代表是金屬有機框架材料（MOFs）和普魯士藍材料（PBA）。利用有機酸-堿聚合碳化的策略也能夠制備高比表面的多孔碳基材料，其中豐富的有機官能團能均勻絡合過渡金屬離子，從而高溫處理配位過渡金屬離子的類聚合物可直接得到原位高分散負載金屬納米顆粒的多孔碳復合材料。這類熱分解策略制備過程簡單，容易放大生產，但是熱解過程的不可控使得對這類材料的微觀形貌調控富有挑戰(zhàn)性。 電化學沉積策略 利用電能，在特定的電勢下能夠將金屬離子等沉積到電極表面，從而獲得特定組成的電極材料。在沉積過程中形成的納米顆粒的無序堆積能夠形成微觀多孔結構；此外，沉積過程中電極表面發(fā)生的氣體逸出也方便了沉積過程中對產物的微觀形貌調控，從而實現(xiàn)多孔結構的構造。但是，這類電沉積過程也是無序的控制過程，因此，這類策略獲得催化劑的形貌也很難進行精細的調控。并且，這類電沉積策略往往只能獲得金屬氧化物、氫氧化物、磷化物、硫化物等催化劑，其它類型的催化劑很難通過電沉積過程獲得。 模板輔助策略 過去，二氧化硅，有機表面活性劑等常被用于制備多孔的材料。但是，利用這類模板劑操作相對繁瑣，耗時長，成本高；并且隨后去除模板要使用氫氟酸和氫氧化鈉等強腐蝕性化學試劑，具有潛在的危險性和環(huán)境污染性；移去模板后，最終多孔碳材料的孔道結構有可能發(fā)生坍塌，甚至可能引入一些雜質。最近，一些新興的模板材料，如金屬鹽，石墨化氮化碳等材料也被用于模板來制備多孔材料。這類新型模板劑的來源廣泛，成本低廉，并且通過簡單的水洗或者高溫熱解即可移除模板，從而獲得多孔結構。簡而言之，高效環(huán)保且工藝簡便的這類模板劑材料更易于實驗研究和生產放大。但是，相對而言，這類模板劑對合成具有特定孔道結構特征的多孔材料仍束手無策。 水熱生長策略 借助水熱條件能夠實現(xiàn)無機金屬鹽的快速成核和聚集生長，從而獲得具有特定微觀形貌的催化劑材料。通過調節(jié)反應條件（表面活性劑種類、溫度、濕度、pH等）調變反應環(huán)境能夠實現(xiàn)對水熱產物形貌和孔結構的精細調控。并且，利用水熱環(huán)境營造的高溫、高壓環(huán)境，通過加入特定的化學組分，能夠實現(xiàn)金屬磷化物、硫化物、硒化物等類型多孔材料的一步制備，這是水熱生長策略最具優(yōu)勢的特點。將水熱生長策略和其它無機合成策略相結合能夠進一步豐富多孔材料在電解水產氫領域的應用。 濕化學刻蝕生長策略 水熱環(huán)境條件下，除了能夠實現(xiàn)生長過程，也能夠發(fā)生陽離子交換過程，酸/堿刻蝕生長，硫化過程，以及氧化刻蝕生長反應等，這些特殊的濕化學刻蝕生長過程能夠有效的實現(xiàn)金屬基底材料，如鎳網、鈷網和鐵板等，表面多孔材料的制備。例如，利用陰離子S2-等，在水熱環(huán)境下能夠直接在鎳網表面獲得硫化鎳納米片或者納米纖維等。這類濕化學刻蝕生長策略進一步豐富的傳統(tǒng)水熱生長過程，但是這類合成策略也局限于只能夠獲得特定的過渡金屬材料，因此，仍需要進一步豐富和發(fā)展這類合成手段以獲得更多類型的多孔材料。 總結與展望 1 詳細理解催化劑的活性位點，對界面和內部活性位點的差異進行詳細探究，對不同組分之間的協(xié)同效應有明確的認識，從而借助不同的合成策略實現(xiàn)活性位點的最優(yōu)分布。 2 構建多級孔結構，有效促進傳質過程，提供更多反應活性位點，這就需要將不同的合成策略進行有效的整合，實現(xiàn)多孔結構和微觀形貌的有效可控調控。 3 通過原位表征手段探究不同的活性位點在多步的氫析出和氧析出過程中的不同功能和作用，闡明反應機理，有助于高效電解水產氫催化劑的理性設計。 文章信息
