第一作者:Shasha Guo, Mingyu Ma
通讯作者:刘政、何勇民
通讯单位:新加坡南洋理工大学、湖南大学
论文速览
二维(2D)过渡金属硫化合物(TMD)具有最大限度地暴露几乎所有活性位点的能力,已成为一类新型电催化材料。本文综述了二维过渡金属硫化合物(TMD)电催化剂的最新研究进展。首先,作者介绍了TMD材料的结构特性以及电催化中的位点工程策略。
接着,作者详细描述了两种不同类型的微电池:窗口限制的芯片电化学微电池(OCEM)和液滴限制的扫描电化学电池显微镜(SECCM)。最后,作者总结了OCEM和SECCM在TMD催化剂研究中的进展,包括活性位点的识别与成像、位点监测、电荷注入与传输以及静电场门控等。此外,作者还讨论了当前的挑战,以及对未来电化学微电池研究提出了个人看法。
图文导读
图1:TMD模型催化剂的重要性,包括块体TMD电催化剂中的电子传输问题、单层TMD作为催化界面的示意图,以及调整模型TMD电催化剂的工程方法总结。
图2:两种微电池探索催化机制的示意图,包括传统的三电极电池设置和单层TMD模型材料的球棒模型。
图3:使用微电池进行电催化研究的材料。
图4:微电池在电催化中的应用概述,包括活性位点识别、原位位点监测、电荷注入和传输以及静电场门控。
图5:TMD组件和晶相示意图。
总结展望
文章讨论了电化学微电池作为强大的平台,首先介绍了TMD家族的独特原子结构以及在催化应用中结构定制的工程策略。然后,详细讨论了OCEM和SECCM的设置、器件制造过程和器件配置。同时,还总结了微电池利用的潜力,以揭示和设计TMD电催化剂,包括活性位点识别、位点监测、电荷注入和传输以及静电场门控。
最后,作者讨论了这两种微电池的当前挑战,例如SECCM的纳米管制造和脆弱性,以及OCEM的环境敏感性。作者还概述了微电池器件的仪器进步的展望,通过与光谱学和外部场的集成,提供发展模型界面和反应的指导方针,并扩展了对层状TMD和电催化的关注。
文献信息
标题:Spatially Confined Microcells: A Path toward TMD Catalyst Design
期刊:Chemical Reviews
DOI:10.1021/acs.chemrev.3c00711
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