DOI: 10.1002/smll.201903760
用于氧还原和氧释放反应的电催化剂是许多可再生能源设备的关键材料，如可充金属-空气电池、可再生燃料电池和水分解系统。与由催化剂粉末制成的常规电极相比，具有独立式结构的氧电极是非常合乎需要的，由于其无粘合剂制造并且有效消除了催化剂的团聚。在迄今为止研究的所有独立电极结构中，纤维材料具有许多独特的优点，如可用纤维范围广、材料和材料加工成本低、比表面积大、多孔结构高、纤维功能化简单等。综述了近年来纤维结构在电催化氧电极中应用的最新进展，包括电纺纳米纤维、细菌纤维素、纤维素纤维结构、碳布/纸、金属纳米线和金属网。详细讨论了氧电极评估、独立式电极制备的常用技术及其电催化性能，在此基础上还提出了目前面临的挑战和未来的发展前景。
图1.a）金属的ORR火山图。b）金属氧化物的OER火山图。
图2.a）在RDE上进行ORR测试的盘状碳膜。b）独立式电催化剂的水分解试验。
图3.氧在空气阴极发生反应时的极化曲线。
图4.a）氢气吸附/解吸，用于在氩气饱和的0.1 M HClO4中以50 mV s-1测量多晶Pt的表面积。b）CO汽提可量化在Ar饱和的0.5 M H2SO4中20 mV s-1时Pt/C的表面积。c）用于测量Pt（pc）表面积的Cu欠电位沉积。
图5.a）Fe3C@NCNTs-NCNFs的制备示意图。b）Fe3C@NCNTs-NCNFs的SEM图像。c）Fe3C@NCNTs-NCNFs和RuO2在1 M KOH中的OER极化曲线。d）与超薄铁-磷酸镍纳米片（ESC@FNPO）集成的电纺碳纳米纤维的制备示意图。e）ESC@FNPO的SEM图像。f）ESC@FNPO在1 M KOH中的OER极化曲线。g）制备CuCo2O4@C纳米管的示意图。h，i）CuCo2O4@C纳米管的SEM图像。j，k）在0.1 M KOH中的CuCo2O4@C纳米管的ORR极化曲线和在1 M KOH中的OER极化曲线。
图6.独立式a）CoNC@MoS2/CNF和b）Co SA@NCF/CNF腹板的制备示意图。c）Co SA@NCF/CNF的SEM和d）TEM图像。e）Co SA@NCF/CNF在0.1 M KOH中的ORR极化曲线和f）在1 M KOH中的OER极化曲线。
图7.a）使用电纺PI纳米纤维制造独立纳米多孔碳纳米纤维网（NCNF）的示意图。b）NCNF的SEM图像。c）NCNF在0.1 M KOH中的ORR和d）OER极化曲线。e）以NCNF为空气阴极的一次锌-空气电池的充放电极化曲线。f）以NCNF为空气阴极的全固态可充电锌-空气电池的照片。g）由四个全固态锌-空气微型电池串联供电的蓝色LED（3.0 V）的照片。h）以NCNF为空气阴极的全固态可充电锌-空气电池在2 mA cm-2处的恒电流放电-充电循环曲线，每2h施加一次弯曲应变。
图8.a）氮掺杂碳纳米纤维气凝胶的制备示意图。b）包覆Co纳米球的CNF（CNF@Co）的制备示意图。c）1.0 M KOH中CNF、CNF@Co、RuO2和IrO2的OER LSV图。d）Fe-P/CNFs制备示意图。e）0.1 M KOH中Fe-P/CNF的ORR-LSV和RRDE曲线。
图9.a）在纤维素纤维纸上制造石墨烯和石墨硝酸碳（g-C3N4）的示意图。b）氮掺杂碳微管（NCMT）海绵的光学和c）SEM图像。d）NCMT-1000的N 1s的XPS光谱。e）在0.1 M KOH中，NCMT-1000（3D）、NCMT-1000、Ir/C和Pt/C的氧电极性能。f）制备嵌入MoP量子点（MoP QD@HCF）的氮、磷掺杂的中空碳纤维的示意图。
图10.a）在碳纤维纸（CFP）上制备结合钴的氮掺杂碳纳米管（CoNCNT）阵列的示意图。b）在碳纸（NPC-CP）上制备氮和磷掺杂的碳纳米纤维的示意图。c）CFP上CoNCNT的SEM图像。d）NPC-CP的SEM图像。e）碳布上的Ni-Co-Bi纳米线（Ni-Co-Bi/CC）的SEM图像。f）Ni-Co-Bi结构图，蓝色、绿色、红色和银色球的结构图分别表示Co、B、O和Ni原子。g）浸透聚四氟乙烯的CoNCNT-CFP在6 M KOH中，Pt/C催化剂在经特氟隆处理过的CFP（Pt/C-TCFP）和PTFE处理过的Pt/CTCFP上的ORR极化曲线；h）NPC-CP、NC-CP、CP和IrO2在1 M KOH中的OER极化曲线；i）Ni-Co-Bi/CC、Ci-Bi/CC、CC和RuO2在0.1 K-Bi中CC上的OER极化曲线。
图11.a）由Co4N、碳纤维网络和碳布（Co4N/CNW/CC）组成的独立式双功能电极的制造示意图。b）Co4N/CNW/CC的SEM图像。c）Co4N/CNW/CC在1 M KOH中的OER极化曲线。d）由两个锌-空气电池供电且串联Co4N/CNW/CC电极的红色小LED的照片。e）CCVG@CoNC的SEM图像。f）CCVG@CoNC和基准电催化剂的OER测量。g）CCVG@CoNC的Tafel曲线。
图12.a）制备独立的Pt纳米线膜的示意图。b）在Ti网格（Co-Bi NA/Ti）上制造Co-Bi纳米线的示意图。c，d）Co-Bi NA/Ti在0.1 M K-Bi中和Co@Co-Bi/Ti在1 M KOH中的OER LSV曲线。
图13.a）三维可充电Co3O4纳米线空气阴极的制作示意图和光学图像。c）纳米Co3O4生长之前和d）之后SS网状集电器的扫描电镜图像。e）在SS网格上生长的Co3O4纳米线的Galvano动态放电-充电极化曲线，Co3O4纳米线的GDL上喷涂了碳气体扩散层（GDL）和Pt/C。f，g）在SS网格（NiS@SS）上生长的NiS纳米片的SEM图像。h）NiS@SS和其他催化剂的OER LSV曲线。
