A Review of Carbon‐Supported Nonprecious Metals as Energy‐Related Electrocatalysts

纳米技术 析氧 电化学 化学 二氧化碳电化学还原 电催化剂 催化作用 材料科学 一氧化碳 有机化学 物理化学 电极
作者
Jian Wang,Juwon Kim,Subin Choi,Hongsheng Wang,Jongwoo Lim
出处
期刊:Small methods [Wiley]
卷期号:4 (10) 被引量:87
标识
DOI:10.1002/smtd.202000621
摘要

Abstract The development of sustainable energy conversion and storage devices, such as fuel cells, metal–air batteries, and electrolyzers is highly dependent on the catalytic oxygen reduction reaction (ORR), oxygen evolution reaction (OER), hydrogen evolution reaction (HER), and carbon dioxide reduction reaction (CO 2 RR). Carbon‐supported nonprecious metals (C@NPMs) with variable metal sizes (single atom, cluster, and nanoparticle) are attracting significant interest for catalyzing these reactions. Therefore, a systematic summary of the recent advances in this field is necessary; however, C@NPMs have seldom been comprehensively reviewed. Herein, the most recent progress (in the years 2015–2020) of C@NPMs for ORR/OER/HER/CO 2 RR catalysis are reviewed. The review begins with the introduction of various synthesis methods for C@NPMs. Next, promising design strategies to modulate the electrochemical properties of C@NPMs are elaborated, including defect engineering, porosity fabrication, metal size modulation, carbon shell tuning, and multimetal coupling. Subsequently, the recent advances in C@NPMs for ORR, OER, HER, and CO 2 RR catalysis are analyzed, covering the fundamentals (elemental steps, performance metrics, and catalytic mechanisms) of these reactions. This review not only analyzes the progress in the field but also conveys methods and provides insights, which can guide the future development and practical applications of C@NPMs.

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