2017研究前沿_化学与材料科学
化学研究的前沿领域
化学研究的前沿领域随着科技的进步和人类对于世界的探求，化学作为一门重要的自然科学，不断迎来新的前沿领域。
本文将介绍几个当前化学研究的前沿领域，并探讨其对人类社会和生活的重要性。
一、纳米技术纳米技术是指在纳米尺度上进行研究和应用的技术，纳米级材料具有与大尺度材料不同的性质和特点。
纳米技术已经广泛应用于制药、材料科学和电子产业等领域，在药物传递、能源储存和信息存储等方面具有重要的应用潜力。
例如，纳米材料可以用于制造更高效的太阳能电池，从而解决能源危机问题；纳米级药物可以精确治疗癌症，减少对健康细胞的损害。
纳米技术的发展将为人类社会和生活带来革命性的改变。
二、功能性配位聚合物功能性配位聚合物是由金属离子或金属离子簇引发的化学反应制得的高分子化合物。
这种材料具有多样的结构和性能，可以应用于催化剂、传感器和储能等领域。
例如，一些功能性配位聚合物可以作为高效的催化剂用于环境修复和能源转换过程；某些配位聚合物可以作为优秀的传感器用于检测环境中的污染物和生物分子。
功能性配位聚合物的研究使得化学合成变得更加可控和高效，为解决环境问题和能源危机提供了新思路。
三、生物催化生物催化是指利用酶和其他生物体内产生的活性分子对化学反应进行加速或选择性催化的过程。
与传统的化学催化方法相比，生物催化具有更高的选择性和效率。
生物催化已经应用于生产化学品、制药和绿色化学等领域。
例如，酶催化可以减少化学反应使用的溶剂量、能耗和废弃物产生，从而减少对环境的污染；生物催化还可以合成一些传统化学方法难以合成的高经济和高附加值化合物。
生物催化的研究将促进化学工业的绿色化和可持续发展。
四、可持续化学可持续化学是指开发和推广对环境友好、资源节约和经济可行的化学过程和化学产品。
随着人类对环境保护和可持续发展的要求不断增加，可持续化学成为当前化学研究的重要方向。
在可持续化学领域，研究人员致力于开发具有低碳排放、高效能使用和可循环利用的新型材料和化学工艺。
化学与材料科学前沿理论与应用研究
化学与材料科学前沿理论与应用研究导言化学与材料科学是现代科学与技术领域中至关重要的学科之一。
这两门学科的研究和应用深刻影响着我们的生活和社会进步。
化学研究关注分子和原子的结构、性质和变化规律，而材料科学研究则着眼于不同材料的功能、性能和制备方法。
在这篇文章中，我们将探讨化学与材料科学的前沿理论与应用研究，以及它们对现代社会的影响。
化学前沿理论研究1. 量子化学量子化学是化学中一项重要的前沿理论研究领域。
它通过量子力学的计算方法，研究和描述分子和原子的物理性质。
量子化学能够提供精确的分子结构和反应动力学数据，对于新药物设计、催化剂研究等具有重要意义。
2. 分子模拟分子模拟是一种基于计算机模拟方法的化学研究手段，能够模拟分子的结构、性质和相互作用。
通过分子模拟，科学家可以研究新材料的特性和反应机制，为材料设计和优化提供依据。
3. 纳米化学随着纳米科技的发展，纳米化学成为化学研究的一个重要分支。
纳米化学研究关注的是纳米尺度下的化学反应和物质性质。
纳米材料的制备和应用已经带来了许多重大突破，例如纳米催化剂和纳米器件的开发等。
4. 超分子化学超分子化学研究的是由非共价相互作用所连接的分子集合体。
超分子化学的研究内容包括分子识别、分子自组装和分子间相互作用等。
这项研究为材料的设计和功能提供了新的思路和方法。
化学前沿应用研究1. 新药物发现与设计化学在新药物的发现与设计方面扮演着关键角色。
有机合成化学和计算化学等方法可用于合成和优化新药物分子，并预测其相互作用和效果。
这些研究为开发更安全、有效的药物提供了重要的指导。
2. 环境污染治理化学在环境保护和污染治理方面发挥着积极作用。
通过催化剂的设计和合成，科学家可以开发出高效的污染物降解方法。
此外，基于化学原理的废水处理和大气净化技术也得到了广泛的应用。
3. 新能源开发随着对传统石油资源的依赖减少，新能源的开发成为重要的研究方向。
化学在太阳能电池、燃料电池和储能技术等领域发挥着重要的作用。
化学与材料科学的交叉研究
化学与材料科学的交叉研究是近年来研究领域的热点之一，它极大地推动了这两个学科的快速发展。
化学与材料科学之间存在着很多紧密关联和交叉点，在推动绿色环保工业、提高能源利用率、开发新型材料等领域中都发挥着重要的作用。
本文将深入探讨，以及它对我们生活的影响。
一、化学和材料科学的交叉研究的定义：化学是研究物质结构、组成、性质和变化规律的学科，是研究物质的基础。
而材料科学则是研究材料在制备、加工、性能改善、性质、应用等方面的学科，主要探究不同材料的性质和应用。
化学和材料科学在研究的目标和内容上都存在着很大的交叉点，二者的结合也就形成了化学和材料科学的交叉研究。
化学和材料科学的交叉研究可以使得我们更加深入地理解材料的基本组成和性质，并且能够通过对材料进行改进和设计，使其具备更好的性能和更广泛的应用。
例如，通过化学结构的合理设计，可以改善材料的稳定性、导电性、光学性能等方面，进而实现更多的应用领域。
二、化学和材料科学交叉研究的应用领域：1. 电池材料的研究随着全球经济的迅猛发展，对能源的需求量也越来越大。
因此，我们需要不断研究新型的电池材料，提高电池的能量密度和稳定性，以实现更加高效的能源利用。
化学和材料科学的交叉研究可以推进电池材料的制备、改善电池的性能和效能，并且不断寻求更优的电池材料，为实现新能源提供支持。
2. 生物材料的研究生物材料是指在生物体内或外用于替代或修复组织和器官的材料。
通过化学和材料科学的交叉研究，我们可以研究不同种类的生物材料，探究它们的性质和用途，更好地开发和使用到执行临床工作中，以实现医疗行业的快速发展。
3. 绿色材料的研究近年来，大力发展绿色环保产业已成为全球共同面临的重要问题。
在这个领域中发挥着重要的作用，通过设计符合环保要求的材料替代传统石油加工行业，实现环境保护和资源节约。
三、结语化学和材料科学的交叉研究已经成为许多领域的前沿研究方向，它激发了新的研究思路和方向，从而推动了学科知识储备的不断拓展。
化学工程与材料科学的前沿技术研究
化学工程与材料科学的前沿技术研究随着工业化进程的加快，化学工程与材料科学的发展迅速。
在这个过程中，前沿技术研究成为了一个热门话题。
本文将按照化学工程与材料科学的不同分支来探讨其前沿技术研究。
一、化工催化技术的前沿催化技术是化学工程中的重要分支，它在化学反应中发挥着关键作用。
随着催化剂的发展，新型催化剂的开发也成为了研究热点。
比如，以金属氧化物、金属有机框架和生物催化剂为代表的新型催化剂逐渐成为了研究的热点。
另外，纳米催化剂的研究也变得越来越重要。
二、复杂多相系统的前沿复杂多相系统的研究也是化学工程中的一个重要分支，它包括气体和液体之间的传质、传热以及化学反应。
在这个领域，相图预测、疏水界面性质和液滴浮力调节等技术成为了热点。
同时，分子模拟和内聚力理论的发展也推动了复杂多相系统的研究。
三、材料科学中的前沿技术材料科学是一个涉及多个学科的领域，它的发展受到了分析、设计、制备以及性能测试等方面的制约。
目前，材料基因组学、智能材料、仿生材料、热电材料和光电功能材料都是材料科学研究的热点。
同时，材料的生物学特性和液晶材料的制备也备受关注。
四、超级计算和人工智能在化学工程与材料科学中的应用超级计算和人工智能的高速发展，为化学工程与材料科学的研究提供了更多的可能性。
结合超级计算和人工智能的核心算法，可以加快高分子化合物的筛选，预测新材料的性能，优化催化剂和反应条件等。
在此基础上，化学工程与材料科学的研究将迎来一步跨越。
五、新型绿色工艺的前沿随着环境保护意识的增强，新型绿色工艺的研究成为了化学工程与材料科学的一个新方向。
这种工艺以低温、无溶剂、可再生和可回收为特征，重视清洁生产和资源循环利用。
研究人员正在致力于发展新型催化剂和高效的反应环境，以提高反应效率和降低能源消耗的同时减少对环境的影响。
六、结论化学工程与材料科学的前沿技术研究涵盖了很多方面。
从催化技术到复杂多相系统，再到超级计算和人工智能，以及新型绿色工艺，这些研究都在推动化学工程与材料科学的进步。
化学学科的前沿研究与科学发展动态
化学学科的前沿研究与科学发展动态随着科学技术的不断进步和发展，化学作为一门重要的学科，在不同领域发挥着重要的作用。
本文将介绍化学学科的前沿研究和科学发展动态，展示化学在新材料、生物医药、环境保护和能源等领域的最新进展。
一、新材料的研究与应用新材料是化学领域的一个重要研究方向。
目前，各种新型材料的研究和应用正日益受到关注。
例如，二维材料的研究成果引起了广泛关注，如石墨烯和二硫化钼等。
这些材料具有独特的物理和化学性质，被认为是未来材料科学的发展方向。
此外，高性能陶瓷、高分子材料和纳米材料等也是当前研究的热点领域。
二、生物医药领域的创新研究随着生物医学领域的迅速发展，化学在药物研发和生物医学成像技术方面的作用日益显现。
药物合成技术的不断创新和改进，为药物的高效率合成提供了更多可能性。
同时，化学在生物医学成像技术中的应用也取得了长足的进展。
例如，荧光探针和放射性标记物等新型成像剂的研发，为疾病的早期诊断和治疗提供了更多的选择。
三、环境保护和可持续发展随着全球环境污染和气候变化的日益严重，环境保护和可持续发展成为全球关注的焦点。
化学在环境污染治理和资源利用方面发挥着重要作用。
例如，污染物的高效吸附和催化降解技术，可以有效清除水体和大气中的有害物质。
此外，可再生能源的开发和利用也是化学领域的重要研究内容，如太阳能电池和燃料电池等。
四、能源转化与储存技术能源问题一直是人类面临的巨大挑战之一。
化学在能源转化和储存技术方面的研究具有重要意义。
例如，化学反应动力学的研究可以提高化学反应的效率，从而提高能源转化的效率。
此外，电化学储能技术的发展也是当前的研究热点，如锂离子电池和超级电容器等。
综上所述，化学学科的前沿研究和科学发展动态涵盖了新材料、生物医药、环境保护和能源等多个领域。
当然，这只是化学学科中的一部分内容，随着科学技术的进一步发展，化学的研究与应用领域还将不断拓展，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。
注：1500字左右(以上回答仅供参考)。
材料科学的前沿研究和发展方向
材料科学的前沿研究和发展方向材料科学在科学技术发展中的作用愈发不可忽视，它可以涉及方方面面的研究，包括材料的化学成分、物理结构、制备工艺等多个方面。
而材料科学的前沿研究主要包括以下几个方向：功能材料、先进制备技术、新型计算与设计方法、可持续性发展等。
一、功能材料功能材料是指通过添加特殊的化学或物理载体使材料具有特定的性能的一种材料。
功能材料广泛应用于生命科学、电子、磁性、光学、能源等领域。
其中，生命科学上常用的如医用纳米材料、人工骨等；电子学中的电子、互联网、5G通讯等中的发展离不开高速器件等功能材料；磁性方面经常使用的如磁材料、磁记录材料等；光学方面常用的如LED材料、太阳能材料、半透明片等。
面对这些应用，材料研究者正在不断地研发新的功能材料，希望通过材料的结构和性能优化，达到新的应用领域和商业价值。
二、先进制备技术先进制备技术是指高新科技制备材料的一种技术。
它旨在研究各种材料的制备方法和设备，制备出良好的材料。
尤其在近年来，先进制备技术在工业和科学领域得到了广泛的应用。
先进制备技术包括新型材料制备和制造工艺等方面，如光刻技术、纳米加工技术、高分子材料制备技术、3D打印技术等等。
在先进制备技术方面，高级技术一直在更新，主要是为了在制造过程中提高效率、降低成本并为新型材料的制备提供可能。
其中，高性能复合材料、柔性电路、陶瓷装备等是热门的研究对象。
材料科学的发展和制备技术的进步可以使新型材料不断地被制造出来，这可以开发新的工业应用，提升了生产过程的效率，因此先进制备技术是材料科学的一个大热点之一。
三、新型计算与设计方法随着计算机技术的迅速发展，计算与设计方法也迅速崛起，成为了材料科学研究的新选择。
新型计算与设计方法是基于理论模型、仿真与计算的技术，用于材料理论设计。
成为新材料开发方法的前沿方向。
这种技术逐渐替代了传统的人工试验和大量的实验数据，提高了材料设计的速度和精度。
新型计算与设计方法包括分子动力学模拟、量子化学计算、材料运输和性能计算、特定化合物的计算等等。
材料化学的前沿领域
材料化学的前沿领域材料化学是研究物质结构、性质以及相互关系的学科，是现代科学技术发展不可或缺的基础学科。
在材料科学的发展过程中，材料化学的前沿领域一直备受关注。
本文将介绍一些当前材料化学的前沿领域，包括先进材料合成与制备、能源储存与转化、纳米材料和生物材料等。
一、先进材料合成与制备材料的性质往往由其结构和组成决定。
因此，先进材料的合成和制备是材料化学研究的重要方向之一。
近年来，通过化学合成和物理制备方法，已经发展出了许多新型材料的合成技术。
例如，有机-无机杂化材料的合成，可通过有机物与无机材料的结合，实现材料性能的可控调节。
此外，纳米材料的制备也是先进材料合成的研究方向之一。
通过控制反应条件和表面修饰方法，可以制备出各种形状和尺寸的纳米材料，以满足不同应用领域的需求。
二、能源储存与转化能源问题一直是全球课题，而材料化学在解决能源问题方面扮演着重要角色。
材料化学研究通常旨在开发和改进能源储存和转化的材料。
例如，锂离子电池作为一种重要的可再充电电池，已经在便携式电子产品和电动汽车等领域得到广泛应用。
而材料化学家们正致力于寻找更具性能优越的电池材料，以提高电池的能量密度和循环寿命。
同时，光催化材料的研究也是能源转化领域的一个重要方向。
通过光催化材料的设计与合成，可以利用太阳光将光能转化为化学能，实现水分解产生氢气等绿色能源。
三、纳米材料纳米材料是指在纳米尺度范围内具有特殊性质和应用潜力的材料。
纳米材料研究是材料化学领域的一个重要分支。
纳米材料具有较大比表面积、较高的化学活性和特殊的物理性质，因此在催化、光电子器件、生物传感器等领域具有广泛应用。
近年来，研究人员通过不同方法制备出了大量的纳米材料，并深入研究了其结构与性能之间的关系。
同时，纳米材料的表面修饰和功能化也成为研究的重点。
纳米材料的制备和应用为材料化学的发展开辟了新的研究方向。
四、生物材料生物材料是指用于医学、生物工程和组织工程等领域的材料，能够与生物体相互作用并发挥特定功能。
化学的研究前沿：定位、前沿、国家发展战略
国家自然科学基金委化学科学部十二五重点支持领域
合成化学：功能导向新物质的可控、高效、绿色设计合成理论和方法；分 子剪裁和组装的控制和机理；复杂体系及其反应历程与机理的研究；新合 成策略、概念和技术的探索；极端条件下的合成和制备。 化学结构、分子动态学与化学催化：化学反应动态学理论与实验技术；表 面、界面化学反应的本质、动态过程及反应控制；催化机理及其反应过程 的调控；极端条件下的化学反应与物质结构。 大分子和超分子化学：可控/活性聚合方法与不同拓扑结构聚合物精密合 成；光电磁功能大分子性能优化；非石油大分子合成与高分子生物合成； 高分子多层次结构动态过程与机制；生物医用高分子及其与细胞相互作用 及调控规律；超分子体系与超分子聚合物的构筑与可控组装；超分子材料 功能化的结构设计、理论计算与实验表征。
2011-2020年中国化学学科发展战略报告
合成化学的主要任务：
➢ 实现从小分子到大分子、从单分子基元到超分子体系的构筑 ➢ 实现化学区域选择性、立体选择性的控制
合成化学面临的主要挑战：
➢ 实现化学键的选择性活化、断裂与可控性重组 ➢ 通过弱相互作用的调节，精确组装功能超分子体系 ➢ 实现特定物质和结构体系的低耗、安全、经济与绿色合成
G. MacDiarmid)和白川英树(Hideki Shirakawa)
高分子科学Nobel奖获得者
H. Staudinger(德) 1953年化学奖
突破有机化学的传统观念，首先提出了 高分子的概念，以大量先驱性工作为高 分子化学奠基，开创了高分子学科。
“for his discoveries in the field of macromolecular chemistry”
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2017 研究前沿
中国科学院科技战略咨询研究院
中国科学院文献情报中心
科睿唯安
七、化学与材料科学
1. 热点前沿及重点热点前沿解读
1.1 化学与材料科学 Top 10 热点前沿发展态势
化学与材料科学领域Top10热点前沿主要分布在太阳能电池、有机合成、纳米技术、超级电容器、自由基聚合、上转换发光等领域。
与2013-2016 年相比，2017年 Top10热点前沿既有延续又有发展。
在太阳能电池领域，关于钙钛矿太阳能电池和聚合物太阳能电池的研究连年入选热点前沿或新兴前沿。
在今年的Top10热点前沿中，聚合物太阳能电池延续了去年对非富勒烯受体（小分子和聚合物）的关注，钙钛矿太阳能电池则侧重空穴传输材料研究。
在有机合成领域，碳氢键的活化反应也是连年入选，往年侧重在钌、铑等贵金属的催化转化，今年是非贵金属钴的催化转化，另外今年还突出了间位碳氢键的活化。
在纳米技术领域，不仅继续有具体的前沿研究入选，而且首次出现宏观的研究概念――纳米组装学。
在超级电容器领域，基于纳米孔碳电极（2014年）、纳米二氧化锰电极材料（2016年）的超级电容器曾经入选热点前沿或新兴前沿，今年入选的是基于NiCo2S4电极材料的超级电容器。
在自由基聚合领域，继2014年入选新兴前沿后，光引发的聚合反应今年成为热点前沿。
在上转换发光领域，“三重态-三重态湮灭上转换”入选热点前沿。
1.2 重点热点前沿——三价钴催化的碳氢键活化反应
传统的合成化学基于活性官能团的相互转化，通常需要繁琐的预官能团化步骤。
而碳氢键的直接化学转化可以避免这一过程，大大提高反应的原子经济性和步骤经济性，因而受到广泛关注并取得蓬勃发展。
近十年来，过渡金属催化的碳氢键直接官能团化反应已成为重要的合成工具，特别是贵金属（铑、钌、铱、铂、金、银等）催化成果显著。
然而，高昂的成本以及对环境可能造成的不利影响限制了贵金属催化的大规模应用。
因此，越来越多的研究人员将目光转向储量丰富、成本低廉的第一行过渡金属（锰、铁、钴、镍、铜等）。
这点在《研究前沿》系列报告中也得以体现：在2013年和2014年的报告中，“钌、铑催化的碳氢键活化反应”进入化学领域Top10热点前沿，本年度则是“钴催化的碳氢键活化反应”入选。
钴催化的碳氢键活化反应可分为低价钴（CoⅡ）催化和高价钴（CoⅢ）催化两类。
本研究前沿是高价钴催化的碳氢键活化反应。
2013年，日本东京大学金井求（Motomu Kanai）教授和川岛茂裕（Shigehiro Kawashima）博士报道了Cp*CoⅢ（Cp*= 五甲基环戊二烯）络合物催化的2-苯基吡啶碳氢键活化直接加成到亚胺、烯酮上的反应。
此后，研究人员不断扩大Cp*Co Ⅲ催化剂的应用围并研究其催化机理。
与其替代对象Cp*RhⅢ相比，Cp*CoⅢ不仅可用于前者催化的反应，而且由于反应活性差异，导致可能采取不同的反应路线从而生成不同的产物。
如表31所示，在本研究前沿中，德国、日本、美国、国以及中国等国家或地区发表了多篇核心论文。
日本东京大学、德国哥廷根大学、明斯特大学、美国耶鲁大学、国基础科学研究院等研究机构在该领域做出了突出贡献。
大学、大学、中科院化物所等研究机构的工作也比较突出。
在施引论文方面（表32），中国的论文数量最多，表现出对该热点前沿的积极跟进。
印度表现抢眼，在施引论文数量方面与德国并驾齐驱。
此外，美国、国、日本等国家或地区也继续保持研究热度。
在施引论文Top10机构中，中国科学院、大学、德国哥廷根大学、明斯特大学、国基础科学研究院、科学技术研究院、日本东京大学等表 2 中的机构继续榜上有名，中国科学院发表的施引论文最多。
此外，中国大学、大学、国成均馆大学、印度理工学院等研究机构也发表了多篇施引论文。
1.3 重点热点前沿——纳米组装学
“纳米组装学”（nanoarchitectonics）这个概念最早由时任日本理化学研究所首席科学家的Masakazu Aono教授（现在日本国立物质材料研究所工作）于2000年在第一届纳米组装学国际研讨会上提出。
Masakazu Aono教授认为，纳米技术不是微米技术在尺度上的简单延伸，两者存在重大不同但又容易混淆，因此有必要创造一个新的名词来反映研究式上的变化。
作为材料科学和技术在纳米尺度的研究式，纳米组装学是指将纳米尺度结构单元（原子、分子、功能组件）组装成所需纳米结构的技术体系，通过控制协调纳米结构各种相互作用，使产生的结构具有新的功能。
从2003年第一次出现在论文题目中到现在，纳米组装学已经扩散到多个领域并得到了广泛认可。
从纳米结构组装、超分子自组装、杂化材料，到仿生酶、传感器、药物缓释等，纳米组装学在器件制造、能源和环境科学、生物和医学等领域得到广泛应用。
2016年，Advanced Materials杂志组织了一期纳米组装学专刊，邀请日本、中国、美国、德国、法国、荷兰等国研究人员综述纳米组装学的研究和应用进展。
核心论文的Top产出国家和地区中，日本贡献了16篇核心论文，占该前沿所有核心论文的64%。
中国、捷克、德国等国家或地区的研究人员对该前沿也做出了积极贡献（表33）。
在发展纳米组装学的过程中，日本国立物质材料研究所有贺克彦（Katsuhiko Ariga）教授做出了突出贡献，日本的 16篇核心论文全部来自其课题组及合作者，涉及层层自组装技术、Langmuir-Blodgett膜技术等自组装技术、纳米结构组装、界面化学等多个方面。
在施引论文方面，如表 34 所示，来自中国、日本、印度、国、美国等国家或地区的研究人员发表了大量施引论文，其中中国的施引论文数量最多，其次是日本。
在施引论文 Top10 机构中，日本国立物质材料研究所论文数量最多，中国科学院排在第 2 位。
此外，日本早稻田大学、中国大学、中国大学等研究机构也发表了多篇施引论文。
2.新兴前沿及重点新兴前沿解读
2.1新兴前沿概述
在化学与材料科学领域共有16项研究入选新兴前沿，主要涉及钙钦矿太阳能电池及发光材料、金属催化的化学反应、纳米材料及器件的制备、光化学等研究。
本年度该领域新兴
前沿的研究主题有两大亮点：钙钦矿型材料研究及金属催化的化学反应研究。
前者主要涉及发光材料、无机吸光层太阳能电池及环保型太阳能电池吸光材料研究等3个研究方向，且该研究主题从2014年开始就一直是化学和材料领域的新兴前沿，只是研究方向发生了变化。
另一亮点为金属催化的化学反应研究，约三分之一的新兴前沿与此相关，针对非贵金属的催化反应就有两个方向入选。
关于框架化合物及柱芳烃的研究继2016年之后再次成为今年的新兴前沿。
纳米材料方面有二维纳米片、稀土纳米温度计及无机铅卤钙钦矿纳米晶发光材料等三个方向入选。
2.2 重点新兴前沿——基于非贵金属的双功能电解水催化剂
利用电化学催化方法分解水产氢是可再生能源存储的一种有效方法，同时也被认为是可以解决当前能源危机最安全有效的技术。
电解水包括阳极析氧和阴极析氢两个半反应，参与析氢反应的催化剂（一般是过渡金属）在酸性环境下效率最高，参与析氧反应的催化剂（一般是贵金属）却需要在碱性环境中才能表现出优越的催化性能。
要在一种电解液中将水完全分解同时获得氢气和氧气需要将两种催化剂结合，而这样就会使催化剂的催化性能大打折扣。
因此，非常有必要开发能在一种环境中对析氢和析氧反应都具有很高活性的非贵金属催化剂，在降低生产成本的同时，提高催化性能。
所以，基于非贵金属的双功能电解水催化剂成为现
阶段电水解领域的重点研究方向，同时也成为电解水制氢领域获得巨大突破的希望所在。
电解水制氢是一个古老的话题，近些年对非贵金属电解水催化剂的研究也一直保持较高研究热度：非贵金属电解水催化剂入选2015年化学与材料科学的新兴前沿，2016 年具有纳米结构的非贵金属电解水入选当年的热点前沿。
本年度的新兴前沿中关于非贵金属电解水的关注点转移到了既能析出氢气又能同时析出氧气的双功能非贵金属电解水催化剂上。
目前针对这类催化剂的研究主要集中在对过渡金属（主要是Ⅷ族）钴、镍的磷化物或者两者合金的氧化物及硫化物等物质上，而且由于碱性电解液可以获得高的离子电导率和低的过电势，所以关于该领域的研究多在强碱性电解液中进行。
美国犹他州立大学在此领域表现突出，美国6 篇核心论文有4篇出自该大学，其中在铜箔上采用电沉积的方法制备Co-P膜一文被引频次最高，已经接近200次，后续研究者从Co的其他复合物、其他磷基化合物及其他膜类双功能非贵金属催化剂等方向入手对其工作进行了改进。
中国科学院在该前沿也有优异表现，中国5篇核心论文中有3篇来自中国科学院。