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Heteroatom‐Doping of Non‐Noble Metal‐Based Catalysts for Electrocatalytic Hydrogen Evolution: An Electronic Structure Tuning Strategy
Small Methods ( IF 10.7 ) Pub Date : 2021-01-25 , DOI: 10.1002/smtd.202000988
Jing Wang 1 , Ting Liao 2 , Zhongzhe Wei 3 , Junting Sun 1 , Junjie Guo 1 , Ziqi Sun 4
Small Methods ( IF 10.7 ) Pub Date : 2021-01-25 , DOI: 10.1002/smtd.202000988
Jing Wang 1 , Ting Liao 2 , Zhongzhe Wei 3 , Junting Sun 1 , Junjie Guo 1 , Ziqi Sun 4
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Electrocatalytic water splitting for hydrogen production is an appealing way to reduce carbon emissions and generate renewable fuels. This promising process, however, is limited by its sluggish reaction kinetics and high‐cost catalysts. Construction of low‐cost and high‐performance non‐noble metal‐based catalysts have been one of the most effective approaches to address these grand challenges. Notably, the electronic structure tuning strategy, which could subtly tailor the electronic states, band structures, and adsorption ability of the catalysts, has become a pivotal way to further enhance the electrochemical water splitting reactions based on non‐noble metal‐based catalysts. Particularly, heteroatom‐doping plays an effective role in regulating the electronic structure and optimizing the intrinsic activity of the catalysts. Nevertheless, the reaction kinetics, and in particular, the functional mechanisms of the hetero‐dopants in catalysts yet remains ambiguous. Herein, the recent progress is comprehensively reviewed in heteroatom doped non‐noble metal‐based electrocatalysts for hydrogen evolution reaction, particularly focus on the electronic tuning effect of hetero‐dopants in the catalysts and the corresponding synthetic pathway, catalytic performance, and activity origin. This review also attempts to establish an intrinsic correlation between the localized electronic structures and the catalytic properties, so as to provide a good reference for developing advanced low‐cost catalysts.
中文翻译:
用于电催化析氢的非贵金属基催化剂的杂原子掺杂:电子结构调整策略
用于制氢的电催化水分解是减少碳排放和生产可再生燃料的一种有吸引力的方式。然而,这种有前途的过程受到其缓慢的反应动力学和高成本催化剂的限制。构建低成本、高性能的非贵金属基催化剂一直是应对这些重大挑战的最有效方法之一。值得注意的是,电子结构调整策略可以巧妙地调整催化剂的电子态、能带结构和吸附能力,已成为进一步增强基于非贵金属催化剂的电化学水分解反应的关键途径。特别是杂原子掺杂在调节电子结构和优化催化剂的内在活性方面发挥着有效作用。尽管如此,反应动力学,特别是催化剂中杂掺杂剂的功能机制仍然不明确。在此,全面综述了杂原子掺杂非贵金属基电催化剂用于析氢反应的最新进展,特别关注催化剂中杂掺杂剂的电子调谐效应以及相应的合成途径、催化性能和活性来源。本综述还试图建立局部电子结构与催化性能之间的内在关联,为开发先进的低成本催化剂提供良好的参考。综合综述了杂原子掺杂非贵金属基电催化剂用于析氢反应的最新进展,特别关注催化剂中杂掺杂剂的电子调谐效应以及相应的合成途径、催化性能和活性来源。本综述还试图建立局部电子结构与催化性能之间的内在关联,为开发先进的低成本催化剂提供良好的参考。综合综述了杂原子掺杂非贵金属基电催化剂用于析氢反应的最新进展,特别关注催化剂中杂掺杂剂的电子调谐效应以及相应的合成途径、催化性能和活性来源。本综述还试图建立局部电子结构与催化性能之间的内在关联,为开发先进的低成本催化剂提供良好的参考。
更新日期:2021-01-25
中文翻译:
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用于电催化析氢的非贵金属基催化剂的杂原子掺杂:电子结构调整策略
用于制氢的电催化水分解是减少碳排放和生产可再生燃料的一种有吸引力的方式。然而,这种有前途的过程受到其缓慢的反应动力学和高成本催化剂的限制。构建低成本、高性能的非贵金属基催化剂一直是应对这些重大挑战的最有效方法之一。值得注意的是,电子结构调整策略可以巧妙地调整催化剂的电子态、能带结构和吸附能力,已成为进一步增强基于非贵金属催化剂的电化学水分解反应的关键途径。特别是杂原子掺杂在调节电子结构和优化催化剂的内在活性方面发挥着有效作用。尽管如此,反应动力学,特别是催化剂中杂掺杂剂的功能机制仍然不明确。在此,全面综述了杂原子掺杂非贵金属基电催化剂用于析氢反应的最新进展,特别关注催化剂中杂掺杂剂的电子调谐效应以及相应的合成途径、催化性能和活性来源。本综述还试图建立局部电子结构与催化性能之间的内在关联,为开发先进的低成本催化剂提供良好的参考。综合综述了杂原子掺杂非贵金属基电催化剂用于析氢反应的最新进展,特别关注催化剂中杂掺杂剂的电子调谐效应以及相应的合成途径、催化性能和活性来源。本综述还试图建立局部电子结构与催化性能之间的内在关联,为开发先进的低成本催化剂提供良好的参考。综合综述了杂原子掺杂非贵金属基电催化剂用于析氢反应的最新进展,特别关注催化剂中杂掺杂剂的电子调谐效应以及相应的合成途径、催化性能和活性来源。本综述还试图建立局部电子结构与催化性能之间的内在关联,为开发先进的低成本催化剂提供良好的参考。