为了满足对可再生能源日益增长的需求，开发经济可行且高效的能源转换和储存技术至关重要[1]。氢气因其高能量密度而被视为最重要的可再生能源之一，在大规模能源储存和供应方面具有巨大潜力[2]。电化学水分解作为一种将可持续能源转化为清洁能源载体——氢气的方法，通过耦合的氧演化反应（OER）和氢演化反应（HER）受到了越来越多的关注，有效解决了可再生能源的间歇性问题[3]。然而，电化学氢生产系统的能源效率主要受到阳极OER的限制，由于其复杂的四电子耦合质子转移机制，OER动力学缓慢，需要较高的过电位[4]。因此，为了通过水电解实现可持续的氢生产，合理设计高性能的OER催化剂至关重要。
尽管基于贵金属的电催化剂（如Ru、Ir和Pt）表现出优异的OER性能和耐久性，但它们的高成本和低丰度限制了其广泛应用[6]、[7]、[8]。大量研究集中在基于过渡金属的替代品上（Mo、W、Fe、Co、Ni、Cu等），包括它们的氧化物、硼化物、碳化物、硫化物和氮化物。这些材料由于具有高的催化性能、低成本和优异的稳定性而显示出良好的OER性能[9]、[10]。然而，许多基于过渡金属的催化剂面临毒性、金属浸出和复杂合成过程等挑战[11]。相比之下，生物质衍生的碳基电催化剂作为一种有前景的替代品，具有成本效益高、导电性强、表面积大和环保等特点[12]、[13]、[14]。此外，通过杂原子掺杂、表面功能化、缺陷设计和配位结构设计等改性策略可以进一步提高生物质衍生碳材料的性能[15]、[16]、[17]、[18]。同时，利用石墨烯、碳纳米管和碳纤维作为前驱体并掺杂金属和/或非金属的生物质衍生碳催化剂可以在保持优异OER催化性能的同时减少金属的使用[19]、[20]。
生物炭是一种富含碳的固体材料，来源于丰富的生物质资源。它已被广泛研究用于储能电池、超级电容器、催化剂、土壤改良剂和吸附材料[21]。值得注意的是，作为OER催化剂前驱体的生物炭越来越受到关注。其含有丰富的含氧官能团、大孔体积和比表面积等特性[12]受到制备方法的影响，这些因素对OER催化剂的性能至关重要。Lofek等人[22]使用多种原料（炭化的黑麦秸秆、葵花壳、松木屑、核桃壳和污泥）并通过快速热解结合钴活性相制备了OER催化剂[23]。具体来说，他们采用空气等离子体作为非破坏性技术来改善生物炭的表面性质。随后，通过沉积-沉淀法引入了钴活性相。不同改性的生物炭在10 mA cm−2电流下的OER过电位变化值低于385 mV。Herold等人[24]开发了一种气化辅助的杂原子掺杂方法，在保持原始碳特性的同时用杂原子替换碳表面原子。在掺杂的载体中，P和S掺杂的载体与Pt纳米颗粒的相互作用比N掺杂和未掺杂的载体更强，显著提高了抗降解性。Ñanculeo等人[5]提出了一种基于N掺杂的榛子壳衍生物的双功能Mo/Co电催化剂。这些材料表现出高孔隙率和分散良好的活性位点，在碱性介质中实现了低过电位和高稳定性。基于双生物炭的电催化剂表现出优异的性能，HER的过电位为0.257 V，OER的过电位为0.370 V，Tafel斜率分别为51 mV dec−1和59 mV dec−1。
尽管关于生物炭作为OER催化剂载体或前驱体的研究显示出巨大潜力，但目前仍缺乏对其物理化学性质如何影响OER催化活性的系统总结。特别是，生物炭的结构特性（比表面积、孔隙率、形态）、化学组成（含氧官能团、碱金属和碱土元素）、制备和改性方法与OER性能之间的结构关系尚未得到系统整理。因此，本综述旨在通过系统分析生物质衍生碳基OER电催化剂的最新研究进展来填补这一空白。我们首先概述了它们的OER催化基本原理（第2章），然后总结了生物质衍生碳材料的典型制备方法（第3章）及其结构和性质（第4章），并深入探讨了影响OER性能的关键因素（第4章）。随后，我们详细介绍了活化（第5章）和先进的改性策略（第6章）以提升OER性能。最后，我们总结了当前现状并讨论了未来的挑战和发展方向（第7章）。
