二维材料负载过渡金属单原子ORR催化剂研究进展

迄今为止，基于二维纳米材料（如金属/杂原子掺杂石墨烯、g-C₃N₄、Mxenes、二维MOF和COF等）的过渡金属单原子催化剂（SACs）是燃料电池、金属空气电池和电解水制氢等新能源体系关键反应（氧还原反应、氧析出反应、氢析出反应）最有效的催化剂之一。一方面，二维材料具有较大的比表面积、可调节的带隙结构和优异的电子迁移率，可为金属复合材料和SACs的设计带来新的研究思路。另一方面，二维材料可以改善金属原子与载体之间的相互作用以提高单原子的活性和稳定性，增加二维材料晶格中M-N_x活性位点的数量，并促进反应中间体的吸附和扩散。有鉴于此，兰州理工大学省部共建国家重点实验室的牛文军副研究员和台湾新竹清华大学的阙郁伦教授等人综述了近年来二维材料负载过渡金属单原子催化ORR的研究进展，系统介绍了二维材料负载过渡金属SAC的合理设计原则和合成策略，同时讨论了活性位点的识别、可能的催化机制以及二维材料负载的过渡金属SAC在ORR应用中的前景。最后，根据目前ORR催化剂的发展趋势，总结了二维材料负载的过渡金属SACs未来的机遇和挑战。

Wen-Jun Niu et al. Opportunities and Challenges in Precise Synthesis of Transition Metal Single-Atom Supported by 2D Materials as Catalysts toward Oxygen Reduction Reaction. Advanced Functional Materials, 2021. DOI:10.1002/adfm.202103558

https://doi.org/10.1002/adfm.202103558