Curvature‐Engineered Steering of Oxygen Electroreduction Pathways on Single‐Atom Catalysts

催化作用 法拉第效率 电化学 电解 化学 能量转换 工作(物理) 纳米技术 化学工程 材料科学 电催化剂 氧还原 氧还原反应 机制(生物学) 碳纳米管 氧气 组合化学 析氧 曲率 电极 碳纤维 还原(数学) 电化学能量转换 表面工程 纳米颗粒 电解水 反应机理
作者
Hongyin Xia,Hounan Sun,Di Yang,Jiwu Zhao,Ge Gao,Lie Wu,Liang Huang,Xiue Jiang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (18): e3924995-e3924995 被引量:1
标识
DOI:10.1002/anie.3924995
摘要

ABSTRACT Single‐atom catalysts (SACs) are a promising class of electrochemical oxygen reduction reaction (ORR) catalysts, enabling either a four‐electron (4e – ) pathway for energy conversion or a two‐electron (2e – ) pathway for H 2 O 2 production. However, the precise control and optimization of the ORR pathway remain challenging due to the lack of strategies for fine‐tuning the SACs coordination structures. Herein, we developed a curvature engineering strategy that enables, for the first time, continuous steering of the ORR pathway from 2e – to 4e – over Cu‐based SACs. Through theoretical calculations and in‐situ spectroscopy, we revealed the essential mechanism by which active‐site tensile strain and interfacial water restructuring, induced by carbon nanotubes with varying curvature, jointly govern ORR activity and selectivity. The Cu single‐atom sites on high‐curvature CNTs exhibit 4e – ORR performance comparable to that of Pt/C, while those on low‐curvature CNTs achieve up to 99.5% 2e – ORR selectivity. Proof‐of‐concept solid‐electrolyte electrolyzer equipped with Cu SACs demonstrates exceptional performance for H 2 O 2 electrosynthesis, achieving H 2 O 2 Faradaic efficiencies of 96.4% and 92.5% at 200 and 300 mA cm −2 , respectively, and sustaining >90% efficiency for over 100 h at a total current of 3 A. This work establishes curvature engineering as an ORR descriptor for precisely regulating SACs and designing advanced electrocatalysts.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Neko完成签到,获得积分0
1秒前
砍柴少年发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
3秒前
追逐梦想的打工人完成签到,获得积分10
3秒前
香菜大王完成签到 ,获得积分10
6秒前
整齐白秋完成签到 ,获得积分10
6秒前
Wenjing完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
YU完成签到 ,获得积分10
8秒前
ai zs发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
弈科完成签到 ,获得积分10
13秒前
JamesPei应助Gdhdjxbbx采纳,获得10
14秒前
英吉利25发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
16秒前
16秒前
21秒前
22秒前
核桃发布了新的文献求助10
23秒前
23秒前
Robin完成签到 ,获得积分10
23秒前
烟火会翻滚完成签到,获得积分10
23秒前
lpp完成签到 ,获得积分10
24秒前
DLT完成签到,获得积分10
26秒前
27秒前
27秒前
29秒前
36秒前
qugo完成签到,获得积分20
37秒前
xiong完成签到,获得积分10
40秒前
鱼湘完成签到,获得积分10
40秒前
44秒前
45秒前
45秒前
Harry关注了科研通微信公众号
45秒前
陈A完成签到 ,获得积分10
48秒前
50秒前
ty完成签到 ,获得积分10
51秒前
高分求助中
Adhesion Science: Principles & Practice 1234
Cold War Transcended: Australia's China Policy, 1949-1990 998
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
Testimonial Injustice and Trust 510
Burger's Medicinal Chemistry and Drug Discovery 400
Fundamentals of Body MRI 3rd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6638331
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8396493
关于积分的说明 17953532
捐赠科研通 5824556
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2967274
邀请新用户注册赠送积分活动 1942159
关于科研通互助平台的介绍 1857362