Новые двумерные наноматериалы для электрокатализа

За последние несколько десятилетий разработка и создание передовых электрокатализаторов для эффективных технологий преобразования энергии привлекли пристальное внимание исследователей. С открытием графена двумерные (2D) наноматериалы стали одними из наиболее перспективных кандидатов в качестве гетерогенных электрокатализаторов благодаря своим уникальным физическим, химическим и электронным свойствам. В настоящем обзоре рассматриваются электрокатализаторы на основе 2D-наноматериалов для избранных электрокаталитических процессов. Сначала обсуждаются ключевые достижения в области 2D-электрокатализаторов, основанных на различных составах и функциях, а затем приводятся конкретные принципы проектирования. После этого мы анализируем различные 2D-электрокатализаторы для процессов, связанных с водным, углеродным и азотным циклами, от их фундаментальной концепции до функционального применения. Особое внимание уделяется различным инженерным стратегиям по модификации 2D-наноматериалов и влиянию этих стратегий на внутренние характеристики материалов, такие как электронные свойства и энергия адсорбции. Наконец, мы выделяем возможности и задачи, стоящие перед 2D-наноматериалами как эффективными электрокатализаторами. Сопоставляя теоретические расчеты, исследование поверхностей и электрохимические испытания, мы описываем фундаментальные связи между электронной структурой, энергией адсорбции и наблюдаемой активностью для широкого круга 2D-электрокатализаторов с целью лучшего понимания этих новых наноматериалов на атомном уровне.