1.Nano Research綜述：理解原子尺度活性位點(diǎn)的構(gòu)效關(guān)系
催化活性位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系是當(dāng)前催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但在原子尺度上對(duì)此進(jìn)行全面系統(tǒng)的理解仍然存在挑戰(zhàn)。在這篇文章中，清華大學(xué)王定勝教授及其團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)總結(jié)了金屬基原子分散催化劑的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系。首先，文章討論了通過(guò)配位效應(yīng)設(shè)計(jì)活性位點(diǎn)的有效性，接著探討了化學(xué)鍵在活性位點(diǎn)中的作用，然后分析了金屬間化合物中活性原子間距對(duì)催化性能的影響，同時(shí)進(jìn)一步探討了催化劑設(shè)計(jì)中的協(xié)同效應(yīng)。最后，文章總結(jié)了影響催化性能的關(guān)鍵因素，并提出了未來(lái)原子尺度催化劑研究的挑戰(zhàn)和發(fā)展前景。Li, R., Wang, D. Understanding the structure-performance relationship of active sites at atomic scale.Nano Res. 15, 6888–6923 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4371-x
2.Nano Research綜述：電催化劑的設(shè)計(jì)理念
金屬基電催化劑不同尺寸（單原子、納米團(tuán)簇和納米顆粒）展現(xiàn)出不同的催化行為，對(duì)于各種電催化反應(yīng)而言，精確調(diào)控活性位點(diǎn)的配位環(huán)境，對(duì)合理設(shè)計(jì)高效電催化劑具有重要意義。清華大學(xué)王定勝教授及其團(tuán)隊(duì)在這篇綜述中總結(jié)了近期關(guān)于多相負(fù)載單原子催化劑、納米團(tuán)簇和納米顆粒催化劑在電催化反應(yīng)中的應(yīng)用過(guò)程，并根據(jù)它們的優(yōu)缺點(diǎn)提出了構(gòu)建策略和設(shè)計(jì)理念。具體而言，提出了四個(gè)增強(qiáng)電催化性能的關(guān)鍵因素，包括電子結(jié)構(gòu)、配位環(huán)境、載體性質(zhì)和界面相互作用，為該領(lǐng)域的讀者提供了全面的理解。最后，對(duì)目前的挑戰(zhàn)和未來(lái)機(jī)遇進(jìn)行了一些深入探討。Wang, Y., Zheng, X. & Wang, D. Design concept for electrocatalysts.Nano Res. 15, 1730–1752 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3794-0
3.Nano Research：硫缺陷Bi2S3與Ti3C2Tx-MXene協(xié)同促進(jìn)電催化N2還原
電催化還原氮?dú)猓∟RR）是可持續(xù)氨合成的有效途徑，然而開(kāi)發(fā)高效持久的NRR催化劑仍然是實(shí)現(xiàn)高效N2到NH3電催化的關(guān)鍵。在此，來(lái)自蘭州交通大學(xué)褚克教授及其團(tuán)隊(duì)通過(guò)有針對(duì)性地結(jié)合空位和界面工程，設(shè)計(jì)了硫缺陷Bi2S3納米顆粒修飾的Ti3C2Tx-MXene作為有效的NRR催化劑。所開(kāi)發(fā)的Bi2S3納米顆粒修飾的Ti3C2Tx-MXene（Bi2S3?x/Ti3C2Tx）天然地含有豐富的S空位，并極大提升了NRR活性，其N(xiāo)H3產(chǎn)率為68.3 μg·h?1mg?1（-0.6 V），法拉第效率為22.5%（-0.4 V），遠(yuǎn)優(yōu)于純Bi2S3和Ti3C2Tx，并超過(guò)幾乎所有先前報(bào)道的Bi和MXene基NRR催化劑。理論研究揭示了Bi2S3?Ti3C2Tx的異常NRR活性源自其雙活性中心系統(tǒng)，涉及S空位和界面Bi位點(diǎn)，能夠協(xié)同促進(jìn)N2吸附和N2H形成，從而導(dǎo)致能量有利的NRR過(guò)程。 Luo, Y., Shen, P., Li, X. et al. Sulfur-deficient Bi2S3?x synergistically coupling Ti3C2Tx-MXene for boosting electrocatalytic N2 reduction.Nano Res. 15, 3991–3999 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4097-9
4.Nano Research：B、N共摻雜碳網(wǎng)絡(luò)中釕催化劑的尺寸控制和電子調(diào)控用于高性能氫析出反應(yīng)
尋找高效的鉑替代催化劑用于氫析出反應(yīng)（HER）對(duì)于氫（H2）生產(chǎn)具有重要意義。來(lái)自澳大利亞昆士蘭大學(xué)Yusuke Yamauchi教授及其團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了一種新型HER電催化劑，其中超?。?-3納米）的釕顆粒被B、N共摻雜的極性碳表面（Ru/(B-N)-PC）電子固定。Ru/(B-N)-PC催化劑表現(xiàn)出較低的過(guò)電位（15毫伏，在電流密度為10毫安/厘米^2時(shí)）、較低的Tafel斜率（22.6毫伏/十倍）、以及優(yōu)越的耐久性，優(yōu)于參比Pt/C催化劑。實(shí)驗(yàn)表征和理論計(jì)算均表明，B、N共摻雜的碳表面與超小的釕納米顆粒之間建立了電子通信，電子從N原子轉(zhuǎn)移到釕，然后從釕返回到B原子，從而對(duì)釕進(jìn)行了適度的電子修飾。這進(jìn)而產(chǎn)生了適度的H吸附能和較低的H2O解離勢(shì)壘，導(dǎo)致了高性能的氫析出反應(yīng)。這項(xiàng)工作為改善銠催化劑的固有HER活性提供了有意義的見(jiàn)解。 Xu, S., Niu, M., Zhao, G. et al. Size control and electronic manipulation of Ru catalyst over B, N co-doped carbon network for high-performance hydrogen evolution reaction.Nano Res. 16, 6212–6219 (2023).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-5250-1
5.Nano Research綜述：?jiǎn)卧哟呋瘎┑膽?yīng)用及構(gòu)效關(guān)系
單原子催化劑（SACs）因其獨(dú)特的不飽和配位環(huán)境、量子尺寸效應(yīng)和金屬-載體相互作用，在多種領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，SACs的構(gòu)效關(guān)系仍然是一個(gè)困擾研究者的難題，因?yàn)榛钚晕稽c(diǎn)的多樣性帶來(lái)了結(jié)構(gòu)鑒定和理論模擬方面的挑戰(zhàn)。為此，來(lái)自吉林大學(xué)管景奇教授及其團(tuán)隊(duì)對(duì)SACs的應(yīng)用進(jìn)行了綜述，重點(diǎn)關(guān)注了活性位點(diǎn)的識(shí)別以及結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系。最新研究結(jié)果表明，SACs在多種氧化還原反應(yīng)、有機(jī)合成、環(huán)境修復(fù)、能源轉(zhuǎn)化和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出卓越的催化性能。然而，如何準(zhǔn)確理解SACs的結(jié)構(gòu)特征，并將其與催化性能相聯(lián)系仍然具有挑戰(zhàn)性。本綜述提出了一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的策略，以幫助解決這一問(wèn)題，并指出了SACs在未來(lái)研究中的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。 Zhang, Q., Guan, J. Applications of single-atom catalysts.Nano Res. 15, 38–70 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3479-8
6.Nano Research：N，O摻雜碳泡沫作為無(wú)金屬電催化劑用于高效海水制氫
海水電解是由于海水的豐富和低成本而被認(rèn)為是大規(guī)模制氫的最有前景的技術(shù)。然而，與傳統(tǒng)的淡水電解相比，在海水電解過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)電極中毒和腐蝕等問(wèn)題，因此急需活性穩(wěn)定的電催化劑來(lái)促進(jìn)產(chǎn)氫反應(yīng)（HER）。在這項(xiàng)工作中，電子科技大學(xué)孫旭平教授及其團(tuán)隊(duì)提出了一種從商業(yè)三聚氰胺泡沫原位衍生的N，O摻雜碳泡沫作為一種高活性的無(wú)金屬HER電催化劑，用于海水分解。在酸性海水中，他們的催化劑表現(xiàn)出很高的產(chǎn)氫性能，其在10 mA·cm?2電流密度下具有小的過(guò)電位（161 mV），低的Tafel斜率（97.5 mV·dec?1）以及出色的穩(wěn)定性。 Liu, Q., Sun, S., Zhang, L. et al. N, O-doped carbon foam as metal-free electrocatalyst for efficient hydrogen production from seawater.Nano Res. 15, 8922–8927 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4869-2
7.Nano Research：N摻雜碳納米片錨定的MoC納米晶體用于高選擇性電催化硝酸氣還原生成氨
電化學(xué)還原硝酸氣（NORR）在環(huán)境條件下生產(chǎn)氨（NH3）是能源和碳密集型哈勃-博施法的一種有前景的替代方法，但其性能仍有待改進(jìn)。在這項(xiàng)工作中，廣西大學(xué)劉熙俊教授及其團(tuán)隊(duì)首次設(shè)計(jì)了由氮摻雜碳納米片錨定的鉬碳化物（MoC）納米晶體作為高效持久的電催化劑，用于催化NO向NH3的還原，其最大法拉第效率為89% ± 2%，在應(yīng)用電位為?0.8 V vs. 可逆氫電極（RHE）時(shí)，產(chǎn)率為1,350 ± 15 μg·h?1·cm?2，而且在持續(xù)30小時(shí)的測(cè)試中表現(xiàn)出高穩(wěn)定活性，電流密度和NH3產(chǎn)率衰減可以忽略不計(jì)。此外，作為Zn?NO電池的概念驗(yàn)證，它實(shí)現(xiàn)了1.8 mW·cm?2的峰值功率密度和782 ± 10 μg·h?1·cm?2的大型NH3產(chǎn)率，與最佳報(bào)告結(jié)果相媲美。理論計(jì)算揭示了MoC(111)與NO分子的強(qiáng)電子相互作用，從而降低了電位確定步驟的能壘，并抑制了氫析出動(dòng)力學(xué)。這項(xiàng)工作表明，基于鉬的材料是一個(gè)強(qiáng)大的平臺(tái)，為探索高選擇性和活性的NH3生產(chǎn)催化劑提供了巨大機(jī)會(huì)。 Meng, G., Jin, M., Wei, T. et al. MoC nanocrystals confined in N-doped carbon nanosheets toward highly selective electrocatalytic nitric oxide reduction to ammonia.Nano Res. 15, 8890–8896 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4747-y
8.Nano Research：不銹鋼上原位生長(zhǎng)的Fe3O4顆粒：一種高效的硝酸鹽還原制氨的電催化劑
氨（NH3）是合成化肥的重要原料。工業(yè)規(guī)模的NH3合成主要依賴(lài)于哈勃-博施法，然而，這種方法存在大量的CO2排放和高能耗的問(wèn)題。在溫和條件下，電催化NO3?還原是合成NH3的一種有吸引力的替代方法。由于這種反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生多種產(chǎn)物，因此非常需要高效且選擇性高的電催化劑來(lái)產(chǎn)生NH3。在這項(xiàng)工作中，電子科技大學(xué)孫旭平教授及其團(tuán)隊(duì)報(bào)道了原位生長(zhǎng)的Fe3O4顆粒在不銹鋼上（Fe3O4/SS）作為高效的NO3?還原至NH3的電催化劑。在0.1 M NaOH和0.1 M NaNO3的條件下，F(xiàn)e3O4/SS在?0.5 V vs. 可逆氫電極（RHE）時(shí)表現(xiàn)出顯著的法拉第效率達(dá)到91.5%，NH3產(chǎn)率高達(dá)10,145 μg·h?1·cm?2。此外，它具有穩(wěn)健的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)穩(wěn)定性。這項(xiàng)工作為擴(kuò)展金屬氧化物電催化劑在NH3合成中的應(yīng)用范圍提供了有用的指導(dǎo)。通過(guò)理論計(jì)算揭示并進(jìn)一步討論了催化機(jī)理。 Fan, X., Xie, L., Liang, J. et al. In situ grown Fe3O4 particle on stainless steel: A highly efficient electrocatalyst for nitrate reduction to ammonia.Nano Res. 15, 3050–3055 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3951-5
9.Nano Research：封裝在導(dǎo)電納米線陣列中的Ni(OH)2納米顆粒用于高性能堿性海水氧化
海水分解產(chǎn)生氫氣，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)高效耐用的氧進(jìn)化反應(yīng)（OER）電催化劑至關(guān)重要。在這項(xiàng)工作中，山東師范大學(xué)孫旭平教授及其團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種在石墨紙上將Ni(TCNQ)2（TCNQ = 四氰基喹啉二甲酰胺）納米陣列原位電化學(xué)轉(zhuǎn)化為封裝在導(dǎo)電TCNQ納米陣列中的Ni(OH)2納米顆粒（Ni(OH)2-TCNQ/GP）。Ni(OH)2-TCNQ/GP表現(xiàn)出高效的OER性能，在堿性淡水和堿性海水中分別需要過(guò)電位分別為340 mV和382 mV才能提供100 mA·cm?2的電流密度。同時(shí)，Ni(OH)2-TCNQ/GP在堿性海水中還表現(xiàn)出穩(wěn)定的長(zhǎng)期電化學(xué)耐久性，至少能持續(xù)80小時(shí)。 Zhang, L., Wang, J., Liu, P. et al. Ni(OH)2 nanoparticles encapsulated in conductive nanowire array for high-performance alkaline seawater oxidation.Nano Res. 15, 6084–6090 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4391-6
10.Nano Research：通過(guò)Ni摻雜調(diào)控畸變1T′相MoS2的活化位點(diǎn)以增強(qiáng)其產(chǎn)氫性能
異質(zhì)原子摻雜是增強(qiáng)催化活性的一種有前景的方法，通過(guò)調(diào)節(jié)物理性質(zhì)、電子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)途徑。在這項(xiàng)工作中，南京郵電大學(xué)趙強(qiáng)教授及其團(tuán)隊(duì)展示了適量的Ni摻雜可以通過(guò)誘導(dǎo)晶格畸變和硫空位（SV）觸發(fā)基面的優(yōu)先從2H（三棱柱）向1T′（聚集的Mo）轉(zhuǎn)變，從而顯著促進(jìn)其催化產(chǎn)氫活性。值得注意的是，這種獨(dú)特的催化劑具有優(yōu)越的產(chǎn)氫性能。光催化產(chǎn)氫速率可達(dá)20.45 mmol·g?1·h?1，在長(zhǎng)時(shí)間的光催化過(guò)程中僅略微降低。第一性原理計(jì)算揭示了畸變的Ni-1T′-MoS2與SV能夠產(chǎn)生有利的水吸附能量（Ead(H2O)）和氫吸附的吉布斯自由能（ΔGH）。這項(xiàng)工作展示了一種簡(jiǎn)便且有前景的途徑，即通過(guò)摻雜策略調(diào)節(jié)物理性質(zhì)、電子結(jié)構(gòu)或潤(rùn)濕性，從而設(shè)計(jì)產(chǎn)氫反應(yīng)電催化劑。 Liu, M., Li, H., Liu, S. et al. Tailoring activation sites of metastable distorted 1T′-phase MoS2 by Ni doping for enhanced hydrogen evolution.Nano Res. 15, 5946–5952 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4267-9
11.Nano Research：用于高效析氧反應(yīng)（OER）的低成本高熵合金 (HEA)
析氧反應(yīng)（OER）是水分裂裝置和可充電金屬空氣電池中的關(guān)鍵步驟，因此迫切需要一種穩(wěn)定且低成本的材料用于高效的OER。在本研究中，印度理工學(xué)院坎普爾分校Krishanu Biswas教授及其團(tuán)隊(duì)利用Co?Fe?Ga?Ni?Zn（CFGNZ）高熵合金（HEA）作為低成本的OER電催化劑。在經(jīng)過(guò)循環(huán)伏安激活后，CFGNZ納米顆粒（NPs）被氧化表面覆蓋并形成高熵（氧）羥基（HEOs），表現(xiàn)出低過(guò)電位370 mV，以實(shí)現(xiàn)10 mA/cm2的電流密度，并具有較小的Tafel斜率71 mV/dec。與最先進(jìn)的RuO2電催化劑相比，CFGNZ合金具有更高的電化學(xué)穩(wěn)定性，因?yàn)樵陂L(zhǎng)達(dá)10小時(shí)的chronoamperometry測(cè)試中沒(méi)有觀察到任何降解。長(zhǎng)時(shí)間的chronoamperometry測(cè)試后的透射電子顯微鏡（TEM）研究顯示晶體結(jié)構(gòu)沒(méi)有變化，證實(shí)了CFGNZ的高穩(wěn)定性?；诿芏确汉碚摚―FT）的計(jì)算表明，d(p)-帶中心與費(fèi)米能級(jí)（EF）的接近在決定活性位點(diǎn)中起著主要作用。這項(xiàng)工作突顯了CFGNZ HEA在水分裂中的OER中的巨大潛力。 Sharma, L., Katiyar, N.K., Parui, A. et al. Low-cost high entropy alloy (HEA) for high-efficiency oxygen evolution reaction (OER).Nano Res. 15, 4799–4806 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3802-4
12.Nano Research綜述：CeO2作為多重納米酶的催化機(jī)制探究
CeO2具有可逆的Ce3+/Ce4+氧化還原對(duì)，表現(xiàn)出多重酶樣催化性能，被認(rèn)為是一種具有潛力用于疾病診斷和治療的納米酶。各種CeO2催化劑具有可控大小、形態(tài)和表面狀態(tài)的可調(diào)節(jié)表面物理化學(xué)性質(zhì)，使其能夠在不同條件下與各種分子和物種發(fā)生豐富的表面化學(xué)反應(yīng)，從而呈現(xiàn)出各種不同的催化行為。盡管在開(kāi)發(fā)基于CeO2的納米酶及其在實(shí)際應(yīng)用中的探索方面取得了重大進(jìn)展，但它們?cè)谏憝h(huán)境下的催化活性和特異性仍然無(wú)法與天然酶相競(jìng)爭(zhēng)。為了提供對(duì)高性能CeO2納米酶合理設(shè)計(jì)的見(jiàn)解，本綜述聚焦于對(duì)CeO2具有多重酶樣性能的催化機(jī)制的最新探索。通過(guò)詳細(xì)的討論和提出的展望，希望本綜述能夠引起更多的興趣，并激發(fā)對(duì)這一跨學(xué)科領(lǐng)域的更多努力。 Ma, Y., Tian, Z., Zhai, W. et al. Insights on catalytic mechanism of CeO2 as multiple nanozymes.Nano Res. 15, 10328–10342 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4666-y
13.Nano Research：激活MoS2界面S位點(diǎn)提升氫析出電催化
氫能作為清潔可再生能源備受關(guān)注，而氫析反應(yīng)的高效催化劑至關(guān)重要。然而，二硫化鉬（MoS2）的氫析反應(yīng)在堿性和酸性條件下受限于活性位點(diǎn)局限在惰性基面上的問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題，北京大學(xué)侯仰龍教授團(tuán)隊(duì)在MoS2納米片的惰性基面上引入了Ru納米顆粒，激活了界面S位點(diǎn)。研究結(jié)果表明，這種界面S位點(diǎn)的激活優(yōu)化了MoS2的電子結(jié)構(gòu)，提高了氫在MoS2上的吸附能力。Ru- MoS2催化劑在0.5 M H2SO4和1 M KOH溶液中分別僅需110 mV和98 mV的過(guò)電位，就能實(shí)現(xiàn)10 mA·cm?2的電流密度。這項(xiàng)研究為改善氫析反應(yīng)的催化性能提出了新的策略，并為其他過(guò)渡金屬硫化物電催化劑的設(shè)計(jì)提供了啟示。 Geng, S., Tian, F., Li, M. et al. Activating interfacial S sites of MoS2 boosts hydrogen evolution electrocatalysis.Nano Res. 15, 1809–1816 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3755-7
14.Nano Research綜述：二維材料在析氧反應(yīng)中進(jìn)展與挑戰(zhàn)
析氧反應(yīng)（OER）是許多能源轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存技術(shù)中的關(guān)鍵步驟，然而其緩慢的動(dòng)力學(xué)和高過(guò)電位限制了能源效率。為了解決這一問(wèn)題，吉林大學(xué)管景奇等研究者通過(guò)深入研究二維材料，如層狀雙金屬氫氧化物、金屬-有機(jī)框架及其衍生物、共價(jià)-有機(jī)框架、石墨烯和黑磷等，提出了一系列新策略，包括金屬/非金屬摻雜、缺陷工程、界面工程、晶格應(yīng)變和異質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備，用于改進(jìn)OER催化性能。通過(guò)詳細(xì)的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系分析，他們深入了解了反應(yīng)機(jī)理。在實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算的支持下，研究團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)了高電催化活性，并提出了一些可能影響OER性能的挑戰(zhàn)。這項(xiàng)工作為二維材料在氧析領(lǐng)域的研究提供了深刻見(jiàn)解，并為未來(lái)設(shè)計(jì)更高性能的2D材料催化劑指明了方向。 Tang, T., Li, S., Sun, J. et al. Advances and challenges in two-dimensional materials for oxygen evolution.Nano Res. 15, 8714–8750 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4575-0
15.Nano Research：CoP納米陣列催化亞硝酸鹽實(shí)現(xiàn)電催化合成氨
氨氣（NH3）的工業(yè)生產(chǎn)主要依賴(lài)于能源密集型且環(huán)境不友好的Haber-Bosch過(guò)程。然而，電催化氮?dú)膺€原雖然可以避免這些問(wèn)題，但其電流效率和NH3產(chǎn)率有限。在此，電子科技大學(xué)孫旭平教授等研究者通過(guò)在鈦網(wǎng)上制備的CoP納米陣列（CoP NA/TM），展示了通過(guò)電化學(xué)硝酸鹽（NO2?）還原實(shí)現(xiàn)環(huán)境氨氣生產(chǎn)的可能性。在0.1 M PBS（pH = 7）中含有500 ppm NO2?的條件下，該CoP NA/TM能夠在-0.2 V vs可逆氫電極處提供大量的NH3產(chǎn)率，達(dá)到了2260.7 ± 51.5 μg·h?1·cm?2和高的法拉第效率90.0 ± 2.3%。密度泛函理論計(jì)算揭示了NO2?在CoP（112）上還原的電位決定步驟為*NO2 → *NO2H。 Wen, G., Liang, J., Liu, Q. et al. Ambient ammonia production via electrocatalytic nitrite reduction catalyzed by a CoP nanoarray.Nano Res. 15, 972–977 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3583-9
16.Nano Research綜述：無(wú)碳單點(diǎn)催化劑在析氫析氧反應(yīng)中的最新進(jìn)展
析氫反應(yīng)（HER）和析氧反應(yīng)（OER）是水電解的關(guān)鍵步驟，然而，使用昂貴的鉑和IrO2作為電催化劑存在成本高、資源有限等問(wèn)題。近年來(lái)，單個(gè)金屬原子與碳材料的結(jié)合成為一種備受關(guān)注的替代方案，但碳基底的抗氧化能力不足限制了其在OER中的實(shí)際應(yīng)用。針對(duì)這一問(wèn)題，吉林大學(xué)管景奇教授等研究者提出了碳-自由單位催化劑的設(shè)計(jì)策略，并探討了其在HER和OER中的應(yīng)用。通過(guò)深入討論結(jié)構(gòu)、組成和催化性能之間的關(guān)系，他們提出了合理構(gòu)建高性能HER和OER電催化劑的可行性思路。該綜述為解決電化學(xué)水分解中的關(guān)鍵問(wèn)題提供了重要見(jiàn)解，并指明了未來(lái)研究的方向。 Guan, J., Bai, X. & Tang, T. Recent progress and prospect of carbon-free single-site catalysts for the hydrogen and oxygen evolution reactions.Nano Res. 15, 818–837 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-021-3680-9
17.Nano Research：基于二維超薄納米片的NiCo LDH/NiCoS界面構(gòu)建用于析氧反應(yīng)
析氧反應(yīng)（OER）在水電解中扮演關(guān)鍵角色，然而其緩慢的動(dòng)力學(xué)過(guò)程限制了整體效率。為了克服這一問(wèn)題，需要開(kāi)發(fā)高效且穩(wěn)定的過(guò)渡金屬基OER電催化劑。在此背景下，北京大學(xué)馬丁教授等研究者提出了一種新穎的策略，通過(guò)將豐富的NiCo基層狀雙層氫氧化物（NiCo LDH）納米片與鈷鎳硫化物（NiCoS）結(jié)合，構(gòu)建了NiCo LDH/NiCoS混合陣列。研究結(jié)果表明，該混合陣列在1 M KOH溶液中實(shí)現(xiàn)了極低的OER過(guò)電位，分別為100 mA·cm?2時(shí)的308 mV，200 mA·cm?2時(shí)的378 mV和400 mA·cm?2時(shí)的472 mV，且具有更低的Tafel斜率（48 mV·dec?1）。此外，在電流密度從50到250 mA·cm?2的范圍內(nèi)，混合陣列表現(xiàn)出了穩(wěn)定的運(yùn)行性能，連續(xù)運(yùn)行25小時(shí)而無(wú)任何降解。該研究為開(kāi)發(fā)低成本高效的OER催化劑提供了新思路，為水電解技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 Li, J., Wang, L., He, H. et al. Interface construction of NiCo LDH/NiCoS based on the 2D ultrathin nanosheet towards oxygen evolution reaction.Nano Res. 15, 4986–4995 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4144-6
18.Nano Research綜述：多組分過(guò)渡金屬氧化物和（氧）氫氧化物用于析氧反應(yīng)
析氧反應(yīng)（OER）在能源相關(guān)技術(shù)中扮演著核心角色，然而現(xiàn)有的問(wèn)題在于尋找高效、成本低廉、性能優(yōu)異的OER電催化劑。為了解決這一問(wèn)題，吉林大學(xué)管景奇教授及其團(tuán)隊(duì)提出了以多組分過(guò)渡金屬氧化物和（氧）氫氧化物為催化劑的方案。通過(guò)對(duì)OER機(jī)制的簡(jiǎn)要概述和最新設(shè)計(jì)策略的全面總結(jié)，他們展示了這些催化劑在結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系方面的重要性，并詳細(xì)討論了各種策略的實(shí)施和優(yōu)勢(shì)。最終，他們提出了未來(lái)研究的挑戰(zhàn)和展望。該綜述為尋找理想的OER電催化劑提供了寶貴的指導(dǎo)，并為實(shí)現(xiàn)可再生能源轉(zhuǎn)化提供了新的思路。 Han, J., Guan, J. Multicomponent transition metal oxides and (oxy)hydroxides for oxygen evolution.Nano Res. 16, 1913–1966 (2023).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4874-7
19.Nano Research綜述：?jiǎn)卧哟呋瘎┯糜陔娀瘜W(xué)析氫反應(yīng)的活性基團(tuán)調(diào)控
氫能源的開(kāi)發(fā)是實(shí)現(xiàn)碳中和未來(lái)的重要研究領(lǐng)域。單原子催化劑（SACs）因其高活性和優(yōu)異的選擇性在電催化領(lǐng)域備受關(guān)注，然而，其鄰近載體的配位原子對(duì)其性能的影響常被忽視。為解決這一問(wèn)題，清華大學(xué)王定勝教授及其團(tuán)隊(duì)提出了一種將SACs按照載體類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)的方法，并突出了金屬-載體之間的電子相互作用以及載體的配位環(huán)境對(duì)SACs的影響。在此基礎(chǔ)上，他們提出了一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)策略，包括調(diào)控中心原子、配位環(huán)境和金屬-載體相互作用，以提高SACs在電化學(xué)析氫反應(yīng)中的性能。最終，他們提出了SACs在此領(lǐng)域的挑戰(zhàn)和未來(lái)研究展望。 Zhu, P., Xiong, X. & Wang, D. Regulations of active moiety in single atom catalysts for electrochemical hydrogen evolution reaction.Nano Res. 15, 5792–5815 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4265-y
20.Nano Research綜述：新型原子分散金屬催化劑的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
原子分散金屬催化劑（ADMCs）在能源轉(zhuǎn)化和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，但單原子位點(diǎn)催化劑（SACs）在某些復(fù)雜反應(yīng)中的表現(xiàn)有限。為此，來(lái)自清華大學(xué)王定勝教授及其團(tuán)隊(duì)提出了新型原子分散金屬催化劑（NADMCs），其中包括具有兩個(gè)或更多催化中心的雙原子和三原子催化劑。通過(guò)深入研究多金屬原子之間的協(xié)同作用和結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，他們展示了NADMCs在提高催化活性和選擇性方面的潛力。文章系統(tǒng)介紹了NADMCs的合成方法、表征技術(shù)以及在能源相關(guān)應(yīng)用中的最新進(jìn)展，并提出了未來(lái)發(fā)展中的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。 Zheng, X., Li, B., Wang, Q. et al. Emerging low-nuclearity supported metal catalysts with atomic level precision for efficient heterogeneous catalysis.Nano Res. 15, 7806–7839 (2022).https://www.sciopen.com/article/10.1007/s12274-022-4429-9
