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MOFs-Derived N-Doped Carbon-Encapsulated Metal/Alloy Electrocatalysts to Tune the Electronic Structure and Reactivity of Carbon Active Sites†
Chinese Journal of Chemistry ( IF 5.5 ) Pub Date : 2021-05-24 , DOI: 10.1002/cjoc.202100207 Yang Yang 1 , Jianwei Su 1 , Peng Jiang 1 , Jitang Chen 1 , Lin Hu 2 , Qianwang Chen 1, 2
Chinese Journal of Chemistry ( IF 5.5 ) Pub Date : 2021-05-24 , DOI: 10.1002/cjoc.202100207 Yang Yang 1 , Jianwei Su 1 , Peng Jiang 1 , Jitang Chen 1 , Lin Hu 2 , Qianwang Chen 1, 2
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Despite progress over the past few years in developing efficient low-cost catalysts, precious metals are still the best catalysts for hydrogen evolution reaction (HER), oxygen evolution reaction (OER), and oxygen reduction reaction (ORR). However, the natural scarcity and high cost greatly hamper their large-scale commercialization. The combination of graphene shell with metal core could tune the electronic structure of carbon active sites. Recently, nitrogen doped graphene encapsulated metal or alloy (M@NG) has emerged as novel and fascinating electrocatalysts. In this review, we focus on some recent advances in designing M@NG electrocatalysts for HER, OER and ORR through tuning electronic structure and activity of carbon active sites. We have summarized some facile and universal strategy for synthesizing various M@NG via direct annealing of metal-organic frameworks (MOFs). With elaborated MOFs precursor design, careful control over the nitrogen doping level, metal element types and alloy structure, the electronic structure of carbon active sites can be rationally tuned to optimize activity for different electrochemical reactions. We hope this review can provide new insights into the design of M@NG with high catalytic activity.
中文翻译:
MOF 衍生的 N 掺杂碳包封金属/合金电催化剂可调节碳活性位点的电子结构和反应性†
尽管过去几年在开发高效低成本催化剂方面取得了进展,但贵金属仍然是析氢反应 (HER)、析氧反应 (OER) 和氧还原反应 (ORR) 的最佳催化剂。然而,天然的稀缺性和高昂的成本极大地阻碍了它们的大规模商业化。石墨烯壳与金属核的结合可以调节碳活性位点的电子结构。最近,氮掺杂石墨烯封装的金属或合金 (M@NG) 已成为新颖且引人入胜的电催化剂。在这篇综述中,我们重点介绍了通过调整碳活性位点的电子结构和活性来设计用于 HER、OER 和 ORR 的 M@NG 电催化剂的一些最新进展。我们总结了一些通过金属有机框架 (MOF) 直接退火合成各种 M@NG 的简便且通用的策略。通过精心设计的 MOF 前驱体,仔细控制氮掺杂水平、金属元素类型和合金结构,可以合理调整碳活性位点的电子结构,以优化不同电化学反应的活性。我们希望这篇综述能为具有高催化活性的 M@NG 的设计提供新的见解。
更新日期:2021-05-24
中文翻译:
MOF 衍生的 N 掺杂碳包封金属/合金电催化剂可调节碳活性位点的电子结构和反应性†
尽管过去几年在开发高效低成本催化剂方面取得了进展,但贵金属仍然是析氢反应 (HER)、析氧反应 (OER) 和氧还原反应 (ORR) 的最佳催化剂。然而,天然的稀缺性和高昂的成本极大地阻碍了它们的大规模商业化。石墨烯壳与金属核的结合可以调节碳活性位点的电子结构。最近,氮掺杂石墨烯封装的金属或合金 (M@NG) 已成为新颖且引人入胜的电催化剂。在这篇综述中,我们重点介绍了通过调整碳活性位点的电子结构和活性来设计用于 HER、OER 和 ORR 的 M@NG 电催化剂的一些最新进展。我们总结了一些通过金属有机框架 (MOF) 直接退火合成各种 M@NG 的简便且通用的策略。通过精心设计的 MOF 前驱体,仔细控制氮掺杂水平、金属元素类型和合金结构,可以合理调整碳活性位点的电子结构,以优化不同电化学反应的活性。我们希望这篇综述能为具有高催化活性的 M@NG 的设计提供新的见解。