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Electronic structure regulations of single-atom site catalysts and their effects on the electrocatalytic performances

电子结构 催化作用 纳米技术 金属 吸附 电子效应 Atom(片上系统) 材料科学 化学 电化学 化学物理 计算机科学 计算化学 电极 物理化学 有机化学 嵌入式系统 冶金
作者
Ge Meng,Jian Zhang,Xinyuan Li,Dingsheng Wang,Yadong Li
出处
期刊:Applied physics reviews [American Institute of Physics]
卷期号:8 (2) 被引量:42
标识
DOI:10.1063/5.0048186
摘要

In recent years, single-atom site catalysts (SACs) have achieved great advancements in heterogeneous and electrochemical catalysis due to the merits of maximal atom utilization, unique electronic and geometric structures, low costs, and high catalytic performances. The electronic structures of the isolated metal centers can greatly influence the adsorption energies of reactants and intermediates, thus determining the catalytic activities of SACs. Especially, the electronic structure regulation of the metal sites has been advanced to the atomic level and proven a powerful strategy to enhance their electrocatalytic performances, which provides great opportunities for the further development of SACs. Based on the reported synthesis and structural modulation methods, in this review, the experimental and computational advances in the electronic structure regulation strategies for SACs, including coordination adjustment, electronic metal-support interaction, oxidation state modulation, and strain engineering, will be summarized. Then, the effects of electronic structures on the adsorption behaviors and, thus, the electrocatalytic activities of water splitting and O2/CO2 reduction reactions will be emphatically exemplified and discussed. In the end, a brief conclusion of this paper and the existing challenges and future opportunities in this research direction will be proposed. This review aims to highlight the understanding of electronic structure in association to the electrocatalytic activity for SACs and provide guidance for their further development in electrochemical applications.
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