单原子催化剂(SACs)已经成为可持续能源储存和转换的电催化中具有吸引力的催化材料。为了实现SACs的实际应用,可靠的载体是非常必要的,以稳定原子分散的金属,使其具有强大的金属-载体相互作用,可调整的局部电子环境,以及有利的电子/质量传输。
由于多孔有机聚合物(POPs)在组成、结构和形态上具有很强的可设计性和可调控性,因此它作为适当的支撑平台,在分子水平上设计SACs并以可控的方式制造SACs,已经显示出巨大的前景。鉴于此,西北工业大学陈凯杰、Fuping Pan等全面介绍了最近在阐明一般设计原则、有效合成方法和基本催化机制方面的进展,以促进电催化转化中高性能POPs基SAC的发展。
本文要点:
(1)首先概述了使用基于POPs的载体来稳定SACs的理由以及电催化的设计原则,然后讨论了利用POPs和POPs衍生的纳米碳来承载单原子金属的制造方法。
(2)讨论了最先进的基于POPs的SACs及其在异质电催化(ORR、OER、HER、CO2RR和NRR)中的应用,其中重点是揭示结构-性能的相关性和催化机制。最后,提出了合理设计高性能SAC的相关挑战和策略。
Li, H., Pan, F., Qin, C., Wang, T. and Chen, K.-J. (2023), Porous Organic Polymers-Based Single-Atom Catalysts for Sustainable Energy-Related Electrocatalysis. Adv. Energy Mater. 2301378.
DOI: 10.1002/aenm.202301378
https://doi.org/10.1002/aenm.202301378