Atomically dispersed metal sites in COF-based nanomaterials for electrochemical energy conversion
Atomically dispersed metal sites in COF-based nanomaterials for electrochemical energy conversion
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COF基纳米材料中原子分散的金属位点用于电化学能量转换
DOI：
10.1016/j.gee.2021.11.005
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发表时间：
2021-12
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Xiaobin Fan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yaqi Cao;Wenchao Peng;Yang Li;Fengbao Zhang;Yuanzhi Zhu;Xiaobin Fan
原子分散金属中心(ADMS)在电化学能量转换中起着关键作用。共价有机骨架(COF)能够在分子水平上精确控制化学组成和结构，使它们成为支持ADMS的理想底物。本文系统地综述了近年来在碳纤维中ADMS的设计和合成方面的研究进展，包括在碳纤维中嵌入分子催化剂，将ADMS固定在含杂原子的碳纤维上，以及通过热解制备碳材料。对各种电化学反应，包括氧还原反应(ORR)、二氧化碳还原反应(CO2RR)、析氧反应(OER)、析氢反应(HER)和氮还原反应(NRR)，研究了催化剂的电催化性能。重点介绍了在COFS中提高活性、选择性和稳定性的AMDS的调制策略，并展望了该领域当前的挑战和未来的机遇。
Atomically dispersed metal sites (ADMSs) play key roles in electrochemical energy conversion. The covalent organic frameworks (COFs) enable the precise control of the chemical compositions and structures at the molecular level, making them ideal substrates for supporting ADMSs. In this review, we systematically summarize the recent progress on the design and synthesis of ADMSs in COFs, including embedding molecular catalysts into COFs, immobilizing ADMSs on heteroatom-containing COFs, and preparing COF-derived carbon materials through pyrolysis. The electrocatalytic performance of the resulting catalysts is presented for various electrochemical reactions, involving oxygen reduction reaction (ORR), carbon dioxide reduction reaction (CO2RR), oxygen evolution reaction (OER), hydrogen evolution reaction (HER), and nitrogen reduction reaction (NRR). The modulation strategies of AMDSs in COFs for enhanced activity, selectivity, and stability are highlighted, together with a perspective of the current challenges and the future opportunities in this field.
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