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A Review of Carbon‐Supported Nonprecious Metals as Energy‐Related Electrocatalysts
Small Methods ( IF 10.7 ) Pub Date : 2020-09-02 , DOI: 10.1002/smtd.202000621 Jian Wang 1 , Juwon Kim 1 , Subin Choi 1 , Hongsheng Wang 2 , Jongwoo Lim 1, 3
Small Methods ( IF 10.7 ) Pub Date : 2020-09-02 , DOI: 10.1002/smtd.202000621 Jian Wang 1 , Juwon Kim 1 , Subin Choi 1 , Hongsheng Wang 2 , Jongwoo Lim 1, 3
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The development of sustainable energy conversion and storage devices, such as fuel cells, metal–air batteries, and electrolyzers is highly dependent on the catalytic oxygen reduction reaction (ORR), oxygen evolution reaction (OER), hydrogen evolution reaction (HER), and carbon dioxide reduction reaction (CO2RR). Carbon‐supported nonprecious metals (C@NPMs) with variable metal sizes (single atom, cluster, and nanoparticle) are attracting significant interest for catalyzing these reactions. Therefore, a systematic summary of the recent advances in this field is necessary; however, C@NPMs have seldom been comprehensively reviewed. Herein, the most recent progress (in the years 2015–2020) of C@NPMs for ORR/OER/HER/CO2RR catalysis are reviewed. The review begins with the introduction of various synthesis methods for C@NPMs. Next, promising design strategies to modulate the electrochemical properties of C@NPMs are elaborated, including defect engineering, porosity fabrication, metal size modulation, carbon shell tuning, and multimetal coupling. Subsequently, the recent advances in C@NPMs for ORR, OER, HER, and CO2RR catalysis are analyzed, covering the fundamentals (elemental steps, performance metrics, and catalytic mechanisms) of these reactions. This review not only analyzes the progress in the field but also conveys methods and provides insights, which can guide the future development and practical applications of C@NPMs.
中文翻译：
碳载非贵金属作为能源相关电催化剂的综述
可持续能源转换和存储设备（例如燃料电池，金属空气电池和电解器）的发展高度依赖于催化氧还原反应（ORR），氧释放反应（OER），氢释放反应（HER）和二氧化碳还原反应（CO 2 RR）。具有可变金属尺寸（单原子，团簇和纳米颗粒）的碳负载非贵金属（C @ NPM）引起了人们对催化这些反应的极大兴趣。因此，有必要对该领域的最新进展进行系统总结。但是，很少对C @ NPM进行全面审查。此处，ORR / OER / HER / CO 2的C @ NPM的最新进展（在2015–2020年）RR催化进行了审查。审查从介绍C @ NPM的各种合成方法开始。接下来，阐述了调节C @ NPM电化学性能的有前途的设计策略，包括缺陷工程，孔隙率制造，金属尺寸调节，碳壳调整和多金属耦合。随后，分析了ORR，OER，HER和CO 2 RR催化C @ NPM的最新进展，涵盖了这些反应的基本原理（基本步骤，性能指标和催化机理）。这篇综述不仅分析了该领域的进展，而且还传达了方法并提供了见解，可以指导C @ NPM的未来发展和实际应用。
更新日期：2020-10-07
中文翻译：
碳载非贵金属作为能源相关电催化剂的综述
可持续能源转换和存储设备（例如燃料电池，金属空气电池和电解器）的发展高度依赖于催化氧还原反应（ORR），氧释放反应（OER），氢释放反应（HER）和二氧化碳还原反应（CO 2 RR）。具有可变金属尺寸（单原子，团簇和纳米颗粒）的碳负载非贵金属（C @ NPM）引起了人们对催化这些反应的极大兴趣。因此，有必要对该领域的最新进展进行系统总结。但是，很少对C @ NPM进行全面审查。此处，ORR / OER / HER / CO 2的C @ NPM的最新进展（在2015–2020年）RR催化进行了审查。审查从介绍C @ NPM的各种合成方法开始。接下来，阐述了调节C @ NPM电化学性能的有前途的设计策略，包括缺陷工程，孔隙率制造，金属尺寸调节，碳壳调整和多金属耦合。随后，分析了ORR，OER，HER和CO 2 RR催化C @ NPM的最新进展，涵盖了这些反应的基本原理（基本步骤，性能指标和催化机理）。这篇综述不仅分析了该领域的进展，而且还传达了方法并提供了见解，可以指导C @ NPM的未来发展和实际应用。
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