Emerging graphene derivatives as active 2D coordination platforms for single-atom catalysts
Status PubMed-not-MEDLINE Jazyk angličtina Země Velká Británie, Anglie Médium electronic
Typ dokumentu časopisecké články, přehledy
PubMed
36070404
PubMed Central
PMC9520671
DOI
10.1039/d2nr03453k
Knihovny.cz E-zdroje
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- přehledy MeSH
Single-atom catalysts (SACs) based on graphene derivatives are an emerging and growing class of materials functioning as two-dimensional (2D) metal-coordination scaffolds with intriguing properties. Recently, owing to the rich chemistry of fluorographene, new avenues have opened toward graphene derivatives with selective, spacer-free, and dense functionalization, acting as in-plane or out-of-plane metal coordination ligands. The particular structural features give rise to intriguing phenomena occurring between the coordinated metals and the graphene backbone. These include redox processes, charge transfer, emergence, and stabilization of rare or otherwise unstable metal valence states, as well as metal-support and metal-metal synergism. The vast potential of such systems has been demonstrated as enzyme mimics for cooperative mixed-valence SACs, ethanol fuel cells, and CO2 fixation; however, it is anticipated that their impact will further expand toward diverse fields, e.g., advanced organic transformations, electrochemical energy storage, and energy harvesting.
Zobrazit více v PubMed
Gawande M. B. Fornasiero P. Zbořil R. ACS Catal. 2020;10:2231–2259.
Yang X.-F. Wang A. Qiao B. Li J. Liu J. Zhang T. Acc. Chem. Res. 2013;46:1740–1748. PubMed
Liang S. Hao C. Shi Y. ChemCatChem. 2015;7:2559–2567.
Sultan S. Tiwari J. N. Singh A. N. Zhumagali S. Ha M. Myung C. W. Thangavel P. Kim K. S. Adv. Energy Mater. 2019;9:1900624.
Cheng N. Zhang L. Doyle-Davis K. Sun X. Electrochem. Energy Rev. 2019;2:539–573.
Tiwari J. N. Singh A. N. Sultan S. Kim K. S. Adv. Energy Mater. 2020;10:2000280.
Wang X. Zhang Y. Wu J. Zhang Z. Liao Q. Kang Z. Zhang Y. Chem. Rev. 2022;122:1273–1348. PubMed
Ren S. Yu Q. Yu X. Rong P. Jiang L. Jiang J. Sci. China Mater. 2020;63:903–920.
Wang J. Li Z. Wu Y. Li Y. Adv. Mater. 2018;30:1801649. PubMed
Qi K. Chhowalla M. Voiry D. Mater. Today. 2020;40:173–192.
Georgakilas V. Perman J. A. Tucek J. Zboril R. Chem. Rev. 2015;115:4744–4822. PubMed
Bakandritsos A. Kadam R. G. Kumar P. Zoppellaro G. Medved’ M. Tuček J. Montini T. Tomanec O. Andrýsková P. Drahoš B. Varma R. S. Otyepka M. Gawande M. B. Fornasiero P. Zbořil R. Adv. Mater. 2019;31:1900323. PubMed
Yan C. Li H. Ye Y. Wu H. Cai F. Si R. Xiao J. Miao S. Xie S. Yang F. Li Y. Wang G. Bao X. Energy Environ. Sci. 2018;11:1204–1210.
Ha M. Kim D. Y. Umer M. Gladkikh V. Myung C. W. Kim K. S. Energy Environ. Sci. 2021;14:3455–3468.
Fei H. Dong J. Feng Y. Allen C. S. Wan C. Volosskiy B. Li M. Zhao Z. Wang Y. Sun H. An P. Chen W. Guo Z. Lee C. Chen D. Shakir I. Liu M. Hu T. Li Y. Kirkland A. I. Duan X. Huang Y. Nat. Catal. 2018;1:63–72.
Elias D. C. Nair R. R. Mohiuddin T. M. G. Morozov S. V. Blake P. Halsall M. P. Ferrari A. C. Boukhvalov D. W. Katsnelson M. I. Geim A. K. Novoselov K. S. Science. 2009;323:610–613. PubMed
Zbořil R. Karlický F. Bourlinos A. B. Steriotis T. A. Stubos A. K. Georgakilas V. Šafářová K. Jančík D. Trapalis C. Otyepka M. Small. 2010;6:2885–2891. PubMed PMC
Nair R. R. Ren W. Jalil R. Riaz I. Kravets V. G. Britnell L. Blake P. Schedin F. Mayorov A. S. Yuan S. Katsnelson M. I. Cheng H.-M. Strupinski W. Bulusheva L. G. Okotrub A. V. Grigorieva I. V. Grigorenko A. N. Novoselov K. S. Geim A. K. Small. 2010;6:2877–2884. PubMed
Chua C. K. Ambrosi A. Pumera M. Chem. Commun. 2012;48:5376–5378. PubMed
Georgakilas V. Bourlinos A. B. Zboril R. Steriotis T. A. Dallas P. Stubos A. K. Trapalis C. Chem. Commun. 2010;46:1766–1768. PubMed
Sarkar S. Bekyarova E. Niyogi S. Haddon R. C. J. Am. Chem. Soc. 2011;133:3324–3327. PubMed
Economopoulos S. P. Rotas G. Miyata Y. Shinohara H. Tagmatarchis N. ACS Nano. 2010;4:7499–7507. PubMed
Liu J.-B. Gong H.-S. Ye G.-L. Fei H.-L. Rare Met. 2022;41:1703–1726.
Kovtyukhova N. I. Ollivier P. J. Martin B. R. Mallouk T. E. Chizhik S. A. Buzaneva E. V. Gorchinskiy A. D. Chem. Mater. 1999;11:771–778.
Erickson K. Erni R. Lee Z. Alem N. Gannett W. Zettl A. Adv. Mater. 2010;22:4467–4472. PubMed
Stankovich S. Dikin D. A. Piner R. D. Kohlhaas K. A. Kleinhammes A. Jia Y. Wu Y. Nguyen S. T. Ruoff R. S. Carbon. 2007;45:1558–1565.
Dubecký M. Otyepková E. Lazar P. Karlický F. Petr M. Čépe K. Banáš P. Zbořil R. Otyepka M. J. Phys. Chem. Lett. 2015;6:1430–1434. PubMed
Matochová D. Medved’ M. Bakandritsos A. Steklý T. Zbořil R. Otyepka M. J. Phys. Chem. Lett. 2018;9:3580–3585. PubMed PMC
Chronopoulos D. D. Bakandritsos A. Pykal M. Zbořil R. Otyepka M. Appl. Mater. Today. 2017;9:60–70. PubMed PMC
Mazánek V. Jankovský O. Luxa J. Sedmidubský D. Janoušek Z. Šembera F. Mikulics M. Sofer Z. Nanoscale. 2015;7:13646–13655. PubMed
Robinson J. T. Burgess J. S. Junkermeier C. E. Badescu S. C. Reinecke T. L. Perkins F. K. Zalalutdniov M. K. Baldwin J. W. Culbertson J. C. Sheehan P. E. Snow E. S. Nano Lett. 2010;10:3001–3005. PubMed
Jeon K.-J. Lee Z. Pollak E. Moreschini L. Bostwick A. Park C.-M. Mendelsberg R. Radmilovic V. Kostecki R. Richardson T. J. Rotenberg E. ACS Nano. 2011;5:1042–1046. PubMed
Tahara K. Iwasaki T. Furuyama S. Matsutani A. Hatano M. Appl. Phys. Lett. 2013;103:143106.
Ho K.-I. Liao J.-H. Huang C.-H. Hsu C.-L. Zhang W. Lu A.-Y. Li L.-J. Lai C.-S. Su C.-Y. Small. 2014;10:989–997. PubMed
Chen M. Zhou H. Qiu C. Yang H. Yu F. Sun L. Nanotechnology. 2012;23:115706. PubMed
Yang H. Chen M. Zhou H. Qiu C. Hu L. Yu F. Chu W. Sun S. Sun L. J. Phys. Chem. C. 2011;115:16844–16848.
Lee W. H. Suk J. W. Chou H. Lee J. Hao Y. Wu Y. Piner R. Akinwande D. Kim K. S. Ruoff R. S. Nano Lett. 2012;12:2374–2378. PubMed
Zhu M. Xie X. Guo Y. Chen P. Ou X. Yu G. Liu M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013;15:20992–21000. PubMed
Vizintin A. Lozinšek M. Chellappan R. K. Foix D. Krajnc A. Mali G. Drazic G. Genorio B. Dedryvère R. Dominko R. Chem. Mater. 2015;27:7070–7081.
Huang X. Liu Q. Huang X. Nie Z. Ruan T. Du Y. Jiang G. Anal. Chem. 2017;89:1307–1314. PubMed
Javaid S. Myung C. W. Pourasad S. Rakshit B. Kim K. S. Lee G. J. Mater. Chem. A. 2018;6:18635–18640.
Yang Z. Wang L. Sun W. Li S. Zhu T. Liu W. Liu G. Appl. Surf. Sci. 2017;401:146–155.
Bakandritsos A. Pykal M. Błoński P. Jakubec P. Chronopoulos D. D. Poláková K. Georgakilas V. Čépe K. Tomanec O. Ranc V. Bourlinos A. B. Zbořil R. Otyepka M. ACS Nano. 2017;11:2982–2991. PubMed PMC
Kadam R. G. Zhang T. Zaoralová D. Medveď M. Bakandritsos A. Tomanec O. Petr M. Zhu Chen J. Miller J. T. Otyepka M. Zbořil R. Asefa T. Gawande M. B. Small. 2021;17:2006477. PubMed
Blanco M. Agnoli S. Granozzi G. Isr. J. Chem. 2022;62:e202100118.
Langer R. Fako E. Błoński P. Vavrečka M. Bakandritsos A. Otyepka M. López N. Appl. Mater. Today. 2020;18:100462.
Zaoralová D. Mach R. Lazar P. Medveď M. Otyepka M. Adv. Mater. Interfaces. 2021;8:2001392.
Blanco M. Mosconi D. Tubaro C. Biffis A. Badocco D. Pastore P. Otyepka M. Bakandritsos A. Liu Z. Ren W. Agnoli S. Granozzi G. Green Chem. 2019;21:5238–5247.
Nair R. R. Sepioni M. Tsai I.-L. Lehtinen O. Keinonen J. Krasheninnikov A. V. Thomson T. Geim A. K. Grigorieva I. V. Nat. Phys. 2012;8:199–202. PubMed
Medveď M. Zoppellaro G. Ugolotti J. Matochová D. Lazar P. Pospíšil T. Bakandritsos A. Tuček J. Zbořil R. Otyepka M. Nanoscale. 2018;10:4696–4707. PubMed PMC
Liu Y. Noffke B. W. Gao X. Lozovyj Y. Cui Y. Fu Y. Raghavachari K. Siedle A. R. Li L. Phys. Chem. Chem. Phys. 2018;20:14287–14290. PubMed
Whitener K. E. Stine R. Robinson J. T. Sheehan P. E. J. Phys. Chem. C. 2015;119:10507–10512.
Chronopoulos D. D. Bakandritsos A. Lazar P. Pykal M. Čépe K. Zbořil R. Otyepka M. Chem. Mater. 2017;29:926–930. PubMed PMC
Mazánek V. Libánská A. Šturala J. Bouša D. Sedmidubský D. Pumera M. Janoušek Z. Plutnar J. Sofer Z. Chem. – Eur. J. 2017;23:1956–1964. PubMed
Lai W. Liu J. Luo L. Wang X. He T. Fan K. Liu X. Chem. Commun. 2018;54:10168–10171. PubMed
Huang F. Li Y. Liu X. Lai W. Fan K. Liu X. Wang X. Chem. Commun. 2021;57:351–354. PubMed
Chronopoulos D. D. Medved’ M. Błoński P. Nováček Z. Jakubec P. Tomanec O. Bakandritsos A. Novotná V. Zbořil R. Otyepka M. Chem. Commun. 2019;55:1088–1091. PubMed PMC
Tuček J. Holá K. Bourlinos A. B. Błoński P. Bakandritsos A. Ugolotti J. Dubecký M. Karlický F. Ranc V. Čépe K. Otyepka M. Zbořil R. Nat. Commun. 2017;8:14525. PubMed PMC
Zhao F.-G. Pan B. Kong Y.-T. Dong L. Hu C.-M. Sang Y.-J. Zhou X. Zuo B. Dong X. Li B. Li W.-S. Adv. Mater. Interfaces. 2019;6:1801699.
Zaoralová D. Hrubý V. Šedajová V. Mach R. Kupka V. Ugolotti J. Bakandritsos A. Medved’ M. Otyepka M. ACS Sustainable Chem. Eng. 2020;8:4764–4772.
Šedajová V. Bakandritsos A. Błoński P. Medveď M. Langer R. Zaoralová D. Ugolotti J. Dzíbelová J. Jakubec P. Kupka V. Otyepka M. Energy Environ. Sci. 2022;15:740–748. PubMed PMC
Tantis I. Bakandritsos A. Zaoralová D. Medveď M. Jakubec P. Havláková J. Zbořil R. Otyepka M. Adv. Funct. Mater. 2021;31:2101326.
Bosch-Navarro C. Walker M. Wilson N. R. Rourke J. P. J. Mater. Chem. C. 2015;3:7627–7631.
Stine R. Ciszek J. W. Barlow D. E. Lee W.-K. Robinson J. T. Sheehan P. E. Langmuir. 2012;28:7957–7961. PubMed
Fan K. Liu X. Liu Y. Li Y. Chen Y. Meng Y. Liu X. Feng W. Luo L. Carbon. 2020;167:826–834.
Barès H. Bakandritsos A. Medveď M. Ugolotti J. Jakubec P. Tomanec O. Kalytchuk S. Zbořil R. Otyepka M. Carbon. 2019;145:251–258.
Chronopoulos D. D. Medveď M. Potsi G. Tomanec O. Scheibe M. Otyepka M. Chem. Commun. 2020;56:1936–1939. PubMed
Siedle A. R. Losovyj Y. Karty J. A. Chen D. Chatterjee K. Carta V. Stein B. D. Werner-Zwanziger U. J. Phys. Chem. C. 2021;125:10326–10333.
Chen X. Fan K. Liu Y. Li Y. Liu X. Feng W. Wang X. Adv. Mater. 2022;34:2101665. PubMed
Zoppellaro G. Bakandritsos A. Tuček J. Błoński P. Susi T. Lazar P. Bad'ura Z. Steklý T. Opletalová A. Otyepka M. Zbořil R. Adv. Mater. 2019;31:1902587. PubMed
Vermisoglou E. C. Jakubec P. Bakandritsos A. Pykal M. Talande S. Kupka V. Zbořil R. Otyepka M. Chem. Mater. 2019;31:4698–4709. PubMed PMC
Vermisoglou E. C. Jakubec P. Bakandritsos A. Kupka V. Pykal M. Šedajová V. Vlček J. Tomanec O. Scheibe M. Zbořil R. Otyepka M. ChemSusChem. 2021;14:3904–3914. PubMed PMC
Stathis A. Stavrou M. Papadakis I. Bakandritsos A. Steklý T. Otyepka M. Couris S. Adv. Photonics Res. 2020;1:2000014.
Urbanová V. Holá K. Bourlinos A. B. Čépe K. Ambrosi A. Loo A. H. Pumera M. Karlický F. Otyepka M. Zbořil R. Adv. Mater. 2015;27:2305–2310. PubMed
Sturala J. Hermanová S. Artigues L. Sofer Z. Pumera M. Nanoscale. 2019;11:10695–10701. PubMed
Lazar P. Chua C. K. Holá K. Zbořil R. Otyepka M. Pumera M. Small. 2015;11:3790–3796. PubMed
Panáček D. Hochvaldová L. Bakandritsos A. Malina T. Langer M. Belza J. Martincová J. Večeřová R. Lazar P. Poláková K. Kolařík J. Válková L. Kolář M. Otyepka M. Panáček A. Zbořil R. Adv. Sci. 2021;8:2003090. PubMed PMC
Pykal M. Vondrák M. Šrejber M. Tantis I. Mohammadi Sigarikar E. Bakandritsos A. Medveď M. Otyepka M. Appl. Surf. Sci. 2022:153792.
Kolařík J. Bakandritsos A. Bad'ura Z. Lo R. Zoppellaro G. Kment Š. Naldoni A. Zhang Y. Petr M. Tomanec O. Filip J. Otyepka M. Hobza P. Zbořil R. ACS Nano. 2021;15:3349–3358. PubMed
Šedajová V. Jakubec P. Bakandritsos A. Ranc V. Otyepka M. Nanomaterials. 2020;10:1731. PubMed PMC
Obraztsov I. Bakandritsos A. Šedajová V. Langer R. Jakubec P. Zoppellaro G. Pykal M. Presser V. Otyepka M. Zbořil R. Adv. Energy Mater. 2022;12:2103010.
Seelajaroen H. Bakandritsos A. Otyepka M. Zbořil R. Sariciftci N. S. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2020;12:250–259. PubMed PMC
Flauzino J. M. R. Nguyen E. P. Yang Q. Rosati G. Panáček D. Brito-Madurro A. G. Madurro J. M. Bakandritsos A. Otyepka M. Merkoçi A. Biosens. Bioelectron. 2022;195:113628. PubMed
Bakandritsos A. Chronopoulos D. D. Jakubec P. Pykal M. Čépe K. Steriotis T. Kalytchuk S. Petr M. Zbořil R. Otyepka M. Adv. Funct. Mater. 2018;28:1801111.
Mosconi D. Blanco M. Gatti T. Calvillo L. Otyepka M. Bakandritsos A. Menna E. Agnoli S. Granozzi G. Carbon. 2019;143:318–328.
Ma B. Blanco M. Calvillo L. Chen L. Chen G. Lau T.-C. Dražić G. Bonin J. Robert M. Granozzi G. J. Am. Chem. Soc. 2021;143:8414–8425. PubMed
Reuillard B. Blanco M. Calvillo L. Coutard N. Ghedjatti A. Chenevier P. Agnoli S. Otyepka M. Granozzi G. Artero V. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2020;12:5805–5811. PubMed PMC
Zhuo H.-Y. Zhang X. Liang J.-X. Yu Q. Xiao H. Li J. Chem. Rev. 2020;120:12315–12341. PubMed
Wang J. Kong H. Zhang J. Hao Y. Shao Z. Ciucci F. Prog. Mater. Sci. 2021;116:100717.
Zhao C.-X. Li B.-Q. Liu J.-N. Zhang Q. Angew. Chem., Int. Ed. 2021;60:4448–4463. PubMed
Zhang H. Liu G. Shi L. Ye J. Adv. Energy Mater. 2018;8:1701343.
Navrátil J. Błoński P. Otyepka M. Nanotechnology. 2021;32:230001. PubMed
Li Y. Wang X. Wang W. Qin R. Lai W. Ou A. Liu Y. Liu X. J. Phys. Chem. C. 2019;123:584–592.
Liu Y. Shen Y. Sun L. Li J. Liu C. Ren W. Li F. Gao L. Chen J. Liu F. Sun Y. Tang N. Cheng H.-M. Du Y. Nat. Commun. 2016;7:10921. PubMed PMC
Phosphoryl-Graphene for High-Efficiency Uranium Separation and Recycling
2D Nitrogen-Doped Graphene Materials for Noble Gas Separation