北京化工大学胡传刚Chem。Soc。Rev。碳基无金属电催化剂的研究进展
自 2009 年发现 N 掺杂的碳纳米管作为第一个用于氧还原反应 (ORR) 的碳基无金属电催化剂 (C-MFEC) 以来,C-MFECs 已对 ORR 以外的许多反应显示出多功能电催化活性,例如析氧反应 (OER)、析氢反应 (HER)、二氧化碳还原反应 (CO2RR)、氮还原反应 (NRR) 和过氧化氢生成反应 (H2O2PR)。
因此,C-MFECs 在各种应用中引起了极大的兴趣,包括金属-空气电池、水分解装置、再生燃料电池、太阳能电池、燃料和化学品生产、水净化等。通过改变电子构型和/或调节它们的自旋角动量,杂原子掺杂和结构缺陷(例如原子空位、边缘)已被证明可以在石墨碳材料的骨架中产生催化活性位点。
尽管某些 C-MFEC 已被制成与基于贵金属、过渡金属和/或它们的混合物的对应物相当甚至更好,但为了将 C-MFEC 转化为实际应用,还需要进一步的研究和开发。
北京化工大学胡传刚与澳大利亚新南威尔士大学戴黎明在国际知名化学期刊《Chemical Society Reviews》发表题为"Carbon-based metal-free electrocatalysts: from oxygen reduction to multifunctional electrocatalysis"的综述性文章。
通过讨论由 C-MFECs 催化的各种类型的电催化反应,对过去五年左右 C-MFECs 领域的最新进展进行了及时、全面但至关重要的回顾。重点介绍了 C-MFEC 在能量转换和存储方面的潜在应用。还将讨论 C-MFEC 的结构-性能关系和机理理解,以及当前的挑战和未来的前景。
原文链接:https://doi.org/10.1039/D1CS00219H
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