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电催化反应是实现可持续发展和绿色能源转化的核心途径。通过电催化技术，科学家们可以高效存储可再生能源并转化为有价值的化学品。然而，电催化剂的稳定性和活性受多种因素影响，尤其是在不同的电位和pH条件下。Pourbaix图作为一种重要的电化学工具，可以帮助研究人员预测电催化剂的行为及稳定性。然而，在电催化研究中，Pourbaix图经常被忽视，导致理论与实验结果之间的差异。该综述回顾了Pourbaix图的基本原理、发展历程及其在电催化中的应用，强调了其在催化剂设计和优化中的关键作用。
成果简介
本文详细解析了Pourbaix图的构建方法，包括经典的热力学计算与密度泛函理论（DFT）计算，并讨论了其在指导催化剂合成、确定催化剂结构、表面特性和评估催化性能方面的应用。通过多个实际案例，作者展示了如何利用Pourbaix图预测材料在不同电化学环境下的稳定性，并通过理论计算和机器学习进一步提升预测能力。综述强调了Pourbaix图在多组分体系、非水溶液体系以及纳米材料电催化中的未来应用潜力。
研究亮点
多种催化剂结构的预测：Pourbaix图可以指导催化剂结构的合成和稳定性优化，为多种电催化剂提供结构设计依据。
表面结构特性评估：通过表面Pourbaix图，研究人员可以确定不同电极电位下催化剂的最稳定和活性最高的表面结构。
催化性能评估：Pourbaix图不仅可以预测催化剂的稳定性，还可以帮助评估不同表面中间体的稳定性，从而优化反应条件。
配图精析
图1：展示了经典的Pourbaix图结构，包括氧化还原电位和pH变化下催化剂的稳定区域，强调了不同条件对材料稳定性影响的重要性。
图2：表面Pourbaix图用于分析催化剂在不同电位下的表面结构变化。
展望
Pourbaix图在电催化研究中的应用范围不断拓展，为设计和优化电催化剂提供了强有力的工具。未来，通过结合先进计算和机器学习，Pourbaix图在复杂多组分材料、纳米材料及非水环境中的应用将得到进一步增强，为清洁能源和绿色化学的实现提供更强大的支持。
文献信息
期刊：Journal of Materials Chemistry A
DOI：10.1039/d4ta05476h
原文链接：https://doi.org/10.1039/d4ta05476h
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