随着社会的快速发展，人类对能源的需求不断增加，化石能源的过度消耗造成了严重的环境污染和能源危机，引起全球各国的广泛关注.为解决这一问题，需要大力发展高效清洁的新能源转化装置.直接甲醇燃料电池和全水分解两种能源转化装置，因其高效率、低排放、低操作温度等优点，被认为是目前最具潜力的可再生能源.两种电化学体系能源转化过程中涉及的四个半反应分别是氧气还原反应（ORR）、甲醇氧化反应（MOR）、阴极氢气析出（HER）和阳极氧气析出（OER），而ORR和OER两个半反应由于动力学过程缓慢而成为甲醇燃料电池和全水分解两种装置转化效率的关键反应步骤，其中ORR反应过程中易发生两电子转移过程，生成中间产物，严重降低电流效率；OER反应涉及四电子转移和氧-氧键形成，相对于较易发生的二电子转移过程HER反应，反应动力学缓慢是影响转化效率的主要原因.因此，开发先进的电催化剂，尤其是高效ORR和OER催化剂，成为提高能源转化装置能量转化效率的关键.在过去十几年里，人们对基于贵金属铂、基于过渡金属及非金属纳米材料的电催化剂进行了充分研究并取得了重要进展，其中一维金属纳米材料（例如纳米线、纳米棒、纳米管等）因其具有独特的表面结构及物理和化学性能，表现出优越的电化学催化活性和较高的稳定性，在能源电催化领域具有潜在的应用价值.本文总结了一维金属纳米材料作为电催化剂应用于上述四种催化反应的研究进展，着重介绍了四种催化反应过程的反应机理、催化剂性能提升策略及其在催化反应过程中活性位的变化规律.
首先对涉及到的四个半反应在不同电解质溶液中的反应过程和机理进行了详细介绍，并分别讨论几种反应在热力学和动力学过程上的主要障碍.然后通过近年来的相关研究进展，讨论了影响电催化剂催化活性的几种因素.其中，催化剂的组成、不同量或不同种类的异质原子掺杂往往会使金属催化剂的电子结构发生不同程度的改变，从而影响催化剂的性能.通常，催化剂的电化学活性面积越大，暴露出的活性位点越多，越容易使催化剂活性位点与反应物接触，从而提高催化活性及加速传质过程.因此，很大一部分工作致力于提高纳米结构催化剂的有效活性面积，用于电催化反应.另外，表面结构和晶面的调控可以控制纳米材料的电催化专一性和选择性，提高催化效率.而纳米材料的电子传输能力也会对其催化活性产生较大影响.最后总结了提高一维金属纳米电催化剂催化活性的有效策略，为进一步设计高性能电催化剂提供了参考.
