氢能被视为推动可再生能源发电规模化的最佳能源载体，而电解水制氢则是实现此目标的重要途径之一。在众多电解水制氢技术中，质子交换膜电解水技术（Proton Exchange Membrane，PEM）具有装置紧凑（≤0.3 m2）、电流密度大（>1 A cm-2）、产氢纯度高（≥99.99%）、动态响应快（毫秒级）等诸多优势。然而，PEM中阳极氧析出反应（Oxygen Evolution Reaction，OER）存在电子转移数多、动力学缓慢、过电位高等问题，制约了水分解反应的整体效率。要解决这一问题，必须从反应机理层面出发，基于OER反应的本质，合理设计催化剂材料结构。

碱土金属过氧化物（MO2，包括CaO2、SrO2和BaO2）作为过氧化氢（H2O2）的衍生物，同样具有强氧化性，但其作为固体物质，相比于H2O2具有更稳定的化学性质，在漂白、废水处理、消毒和精细化学品合成等领域应用广泛。目前，工业上主要采用高浓度H2O2与碱土金属氢氧化物反应来生产MO2，这种传统的化学合成方法存在着原料（H2O2）运输危险、生产成本高、产物纯度低等问题，直接制约了MO2的普及和发展。近些年来，为避免高浓度H2O2运输和储存引起的风险，研究人员提出了电化学在线生产的方法，即利用电化学二电子氧还原反应（2e- ORR）在线生产H2O2，无需运输即可直接用于化学合成MO2。然而，由于电化学合成的H2O2在累积过程中易发生自分解反应，导致生产效率较低。

通过电解水制取绿氢能实现零碳排放，是推动“碳达峰、碳中和”进程的重要策略之一。电解水技术高度依赖稀缺的纯水资源，限制了其进一步的发展。海水作为世界上储量最丰富的水资源，将其作为电解制氢的原料替代纯水，能够拓宽电解水的水质要求，从而解决电解水的水源问题。然而，海水体系中大量的氯离子会对阳极造成严重腐蚀，降低阳极及电解槽的使用寿命。以往的研究表明，通过电极表面吸附氧阴离子（硫酸根、磷酸根、硝酸根等）来排斥氯离子，可提高阳极寿命（约1000小时），但仍无法满足工业化需求。

近60年来，大气CO2浓度陡然上升，过量排放的CO2引发了海水酸化、冰川融化、海平面上升等一系列环境问题，严格控制碳排放量已成为国内外政府与各级环境组织关注的焦点。与此同时，CO2又是一种廉价、无毒且可再生的C1资源，将其转化为高附加值的碳基化学品，如烃、醇、酰胺、碳酸酯和羧酸等，减少对化石资源的过度依赖，是解决上述环境问题、实现可持续发展的有效手段。与CO、HCOOH、CH3OH、CH4等C1产物相比，C2+产品具有更高的能量密度和经济价值，是CO2高值转化领域追求的目标。然而，CO2基C2+产品的制备更具挑战，对催化剂也提出了更高要求。因此，高效催化剂的设计与可控制备是当前面临的主要问题。

液态有机储氢技术具有高储氢密度、高安全性、可跨洋运输和长周期储存等优点，是当前研究的热点，也是最具发展潜力的氢气储运技术之一。为了提高能源效率、提升催化剂寿命、降低催化剂成本和系统复杂性，科学家开发了多种液态有机氢载体，研制了多样化的热、光、电催化的均相和非均相催化剂，并构建了储/放氢为一体的反应体系。