journal article·2024-09Open access

Advances in Electrocatalyst Design and Mechanism for Sulfide Oxidation Reaction in Hydrogen Sulfide Splitting

Zhao Yu, Zhiping Deng, Yao Li, Xiaolei Wang

Advanced Functional Materials· Volume 34· Issue 39

Abstract

Abstract Sulfide oxidation reaction (SOR) is a semi‐reaction for the electrochemical decomposition of hydrogen sulfide. Combining SOR with the hydrogen evolution reaction (HER) allows for the simultaneous splitting of hydrogen sulfide (H2S) to produce green hydrogen, reducing energy input and environmental pollution. However, the phenomenon of sulfur passivation on the anode leads to catalyst deactivation, posing a bottleneck in developing efficient SOR. Electrocatalysts with decent performance and sulfur‐tolerance play a central role in the application of SOR. Here, recent progress on electrocatalysis mechanisms and catalyst design strategies of SOR are summarized. A summary of recent progress is made in materials such as alloys, metal oxides, metal sulfides, metal selenides, and heterostructures as SOR catalysts. Additionally, some valuable design and modulation strategies are highlighted and included. Finally, this review offers an outlook on the future directions in this emerging field.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Electrocatalysts for Energy Conversion · Advanced Photocatalysis Techniques · Industrial Gas Emission Control

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Chemical and Materials Engineering University of Alberta 9211‐116 Street NW. Edmonton Alberta T6G 1H9 Canada

State Key Laboratory of Metal Matrix Composites School of Materials Science and Engineering Shanghai Jiao Tong University Shanghai 200240 P. R. China

Funding

Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada · Canada First Research Excellence Fund · Canada Research Chairs · Government of Canada

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1016/j.watres.2010.01.00810.1016/j.watres.2010.01.008 ↗
2. 10.1016/j.ijhydene.2013.08.13110.1016/j.ijhydene.2013.08.131 ↗
3. 10.1016/j.watres.2007.07.01310.1016/j.watres.2007.07.013 ↗
4. 10.1016/0043-1354(94)90072-810.1016/0043-1354(94)90072-8 ↗
5. 10.1080/10643389.2014.96641910.1080/10643389.2014.966419 ↗
6. 10.1021/acsenergylett.2c0175510.1021/acsenergylett.2c01755 ↗
7. C. H. S. J.Chou O. World Health S. International Programme on Chemical World Health Organization2003.
8. 10.1016/j.scitotenv.2021.14604810.1016/j.scitotenv.2021.146048 ↗
9. 10.1016/j.colsurfb.2005.05.00410.1016/j.colsurfb.2005.05.004 ↗
10. 10.1080/17415993.2015.101053310.1080/17415993.2015.1010533 ↗
11. 10.1002/ep.67021031210.1002/ep.670210312 ↗
12. 10.1021/acs.iecr.1c0373810.1021/acs.iecr.1c03738 ↗
13. 10.1016/j.apcatb.2019.11845410.1016/j.apcatb.2019.118454 ↗
14. 10.1039/D0CY01145B10.1039/D0CY01145B ↗
15. 10.1016/j.enconman.2017.07.02910.1016/j.enconman.2017.07.029 ↗
16. 10.1021/acsenergylett.9b0220610.1021/acsenergylett.9b02206 ↗
17. 10.1016/j.apcatb.2019.11802510.1016/j.apcatb.2019.118025 ↗
18. 10.1039/C4EE01503G10.1039/C4EE01503G ↗
19. 10.1016/j.ijhydene.2012.04.00610.1016/j.ijhydene.2012.04.006 ↗
20. 10.1016/0360-3199(80)90056-710.1016/0360-3199(80)90056-7 ↗
21. 10.1016/j.watres.2017.02.06910.1016/j.watres.2017.02.069 ↗
22. 10.1021/acs.energyfuels.0c0116110.1021/acs.energyfuels.0c01161 ↗
23. 10.1016/0360-3199(95)00003-810.1016/0360-3199(95)00003-8 ↗
24. 10.1021/i200034a04110.1021/i200034a041 ↗
25. 10.1039/C4CS00448E10.1039/C4CS00448E ↗
26. 10.1007/s12274-023-5502-810.1007/s12274-023-5502-8 ↗
27. 10.1126/science.aad499810.1126/science.aad4998 ↗
28. 10.1016/j.ijhydene.2018.10.03510.1016/j.ijhydene.2018.10.035 ↗
29. 10.1039/C9CS00607A10.1039/C9CS00607A ↗
30. 10.1002/anie.20221332810.1002/anie.202213328 ↗
31. 10.1002/adma.20160227010.1002/adma.201602270 ↗
32. 10.1007/s11244-013-0061-y10.1007/s11244-013-0061-y ↗
33. 10.1016/0021-9517(76)90094-410.1016/0021-9517(76)90094-4 ↗
34. 10.1002/aenm.20230392510.1002/aenm.202303925 ↗
35. 10.1016/j.watres.2018.11.00410.1016/j.watres.2018.11.004 ↗
36. 10.1016/j.jhazmat.2019.04.03310.1016/j.jhazmat.2019.04.033 ↗
37. 10.1016/j.electacta.2013.03.04210.1016/j.electacta.2013.03.042 ↗
38. 10.1016/j.cej.2023.14386110.1016/j.cej.2023.143861 ↗
39. 10.1016/j.elecom.2009.05.02410.1016/j.elecom.2009.05.024 ↗
40. 10.1038/s41586-023-06918-410.1038/s41586-023-06918-4 ↗
41. 10.1016/j.cej.2021.13447210.1016/j.cej.2021.134472 ↗
42. 10.1016/j.electacta.2004.10.00210.1016/j.electacta.2004.10.002 ↗
43. 10.1149/1.208702110.1149/1.2087021 ↗
44. 10.1021/j150294a00210.1021/j150294a002 ↗
45. 10.1149/1.159968610.1149/1.1599686 ↗
46. 10.1038/s41929-022-00804-410.1038/s41929-022-00804-4 ↗
47. 10.1002/adfm.20221218310.1002/adfm.202212183 ↗
48. 10.1007/s10800-019-01334-x10.1007/s10800-019-01334-x ↗
49. 10.1002/adfm.20210765110.1002/adfm.202107651 ↗
50. 10.1038/s41929-023-00912-910.1038/s41929-023-00912-9 ↗
51. 10.1002/anie.20230679110.1002/anie.202306791 ↗
52. 10.1002/adfm.20210192210.1002/adfm.202101922 ↗
53. 10.1016/j.ijhydene.2015.01.01610.1016/j.ijhydene.2015.01.016 ↗
54. 10.1002/adma.20180629610.1002/adma.201806296 ↗
55. 10.1002/smll.20220785210.1002/smll.202207852 ↗
56. 10.1021/acsnano.2c0282010.1021/acsnano.2c02820 ↗
57. 10.1002/adfm.20180329110.1002/adfm.201803291 ↗
58. 10.1021/ja201269b10.1021/ja201269b ↗
59. 10.1038/srep1380110.1038/srep13801 ↗
60. 10.1002/elsa.20210021310.1002/elsa.202100213 ↗
61. 10.1016/j.electacta.2010.05.00410.1016/j.electacta.2010.05.004 ↗
62. 10.1002/adfm.20210846510.1002/adfm.202108465 ↗
63. 10.1016/j.fuel.2024.13112610.1016/j.fuel.2024.131126 ↗
64. 10.1016/j.apcatb.2022.12225510.1016/j.apcatb.2022.122255 ↗
65. 10.1039/D2SC06298D10.1039/D2SC06298D ↗
66. 10.1007/s12274-022-4238-110.1007/s12274-022-4238-1 ↗
67. 10.1073/pnas.230143912010.1073/pnas.2301439120 ↗
68. 10.1021/acs.nanolett.1c0484010.1021/acs.nanolett.1c04840 ↗
69. 10.1007/s10800-015-0835-y10.1007/s10800-015-0835-y ↗
70. 10.1016/j.ijhydene.2015.02.00910.1016/j.ijhydene.2015.02.009 ↗
71. 10.1038/376238a010.1038/376238a0 ↗
72. 10.1016/j.matt.2020.07.02710.1016/j.matt.2020.07.027 ↗
73. 10.1039/C9EE03231B10.1039/C9EE03231B ↗
74. 10.1002/adfm.20200679810.1002/adfm.202006798 ↗
75. 10.1021/acsnano.3c1086710.1021/acsnano.3c10867 ↗
76. 10.1126/sciadv.aaz051010.1126/sciadv.aaz0510 ↗
77. 10.1021/acscatal.0c0361710.1021/acscatal.0c03617 ↗
78. 10.1126/science.abn310310.1126/science.abn3103 ↗
79. 10.1021/acs.chemrev.2c0035610.1021/acs.chemrev.2c00356 ↗
80. 10.1002/adma.20190852110.1002/adma.201908521 ↗
81. 10.1007/s10800-009-9873-710.1007/s10800-009-9873-7 ↗
82. 10.1016/j.ijhydene.2021.11.14510.1016/j.ijhydene.2021.11.145 ↗
83. 10.1016/j.watres.2011.07.03310.1016/j.watres.2011.07.033 ↗
84. 10.1021/acssuschemeng.5b0027710.1021/acssuschemeng.5b00277 ↗
85. 10.1002/chem.20220287210.1002/chem.202202872 ↗
86. 10.1002/smll.20230205510.1002/smll.202302055 ↗
87. 10.1002/adfm.20210128510.1002/adfm.202101285 ↗
88. 10.1039/D2TA02458F10.1039/D2TA02458F ↗
89. 10.1021/acs.energyfuels.2c0142910.1021/acs.energyfuels.2c01429 ↗
90. 10.1002/adma.20150327010.1002/adma.201503270 ↗
91. 10.1002/anie.20210899210.1002/anie.202108992 ↗
92. 10.1039/D1GC01857D10.1039/D1GC01857D ↗
93. 10.1021/acsanm.3c0224710.1021/acsanm.3c02247 ↗
94. 10.1021/acsami.3c0131810.1021/acsami.3c01318 ↗
95. 10.1039/D2TA08730H10.1039/D2TA08730H ↗
96. 10.1021/jacs.5b0028110.1021/jacs.5b00281 ↗
97. 10.1039/D1TA09888H10.1039/D1TA09888H ↗
98. 10.1002/eem2.1264410.1002/eem2.12644 ↗
99. 10.1039/D2TA02751H10.1039/D2TA02751H ↗
100. 10.1021/acsami.3c1160210.1021/acsami.3c11602 ↗