Perkembangan Terbaru Katalis MNC Bebas Fe untuk Reaksi Reduksi Oksigen

Abstrak
Material logam-nitrogen-karbon (MNC) yang terdispersi secara atomik, yang dicirikan oleh struktur koordinasi yang terdefinisi dengan baik, telah muncul sebagai kandidat yang menjanjikan untuk menggantikan katalis berbasis platinum yang mahal untuk reaksi reduksi oksigen (ORR). Meskipun katalis Fe-NC menunjukkan aktivitas ORR tertinggi di antara sistem bebas Pt, aplikasi praktisnya terhalang oleh tantangan ketahanan yang berasal dari degradasi yang disebabkan oleh reaksi Fenton. Katalis MNC bebas Fe (M = Co, Mn, Ni, dll.), yang mengurangi reaktivitas Fenton, telah menarik perhatian yang signifikan; namun, aktivitas katalitiknya tetap jauh lebih rendah daripada rekan-rekan berbasis Fe. Ketidakpastian kritis tetap ada dalam membangun hubungan struktur-aktivitas-stabilitas, khususnya mengenai interaksi antara rekayasa arsitektur koordinasi, kepadatan situs atom tunggal, dan kinerja katalitik secara keseluruhan. Tinjauan ini secara kritis memeriksa mekanisme ORR yang mendukung sistem MNC, mengevaluasi strategi inovatif untuk memisahkan aktivitas dan stabilitas dalam katalis bebas Fe, dan mengusulkan kerangka kerja untuk menerjemahkan material skala atom menjadi kinerja tingkat perangkat yang ditingkatkan. Akhirnya, kami mengusulkan peta jalan multidisiplin yang mengintegrasikan sintesis canggih, diagnostik operando, dan pembelajaran mesin untuk mempercepat pengembangan elektrokatalis ORR yang tahan lama dan berkinerja tinggi.