Exsolution-enhanced performance for energy conversion and storage

Abstract

Electrical energy and chemical energy play an important role in developing the emerging intelligent vehicle and artificial intelligence. Essentially, in well-designed energy devices, they can be converted with each other and stored based on electrochemical reactions. Since the eventual performance relates closely with the physiochemical properties of the electrode catalysts, it is crucial to tune their microstructure to enhance the reaction kinetics and performance of energy devices. Benefitted from its superb spatial distribution of exsolved nanoparticles and uniquely anchored architecture, exsolution is a robust technique to improve performance for energy conversion and storage. Here, we review the characteristics and mechanisms of exsolution to provide solid knowledge on rationally designing and fabricating of novel exsolution-derived energy products with excellent properties. Moreover, to trigger inspirations to create new types of energy devices and widen the application window, the recent advances in the exsolution application in energy areas covering fuel cells, electrolysers and batteries, and the fundamental principles of the exsolution effect on tuning their performance are comprehensively reviewed and analyzed. Lastly, the potential directions to further improve the energy devices' performance are discussed.

Keywords

electrochemical device / energy conversion and storage / exsolution / perovskite oxide

References

[1] W. Bian, W. Wu, B. Wang, W. Tang, M. Zhou, C. Jin, H. Ding, W. Fan, Y. Dong, J. Li, D. Ding, Nature 2022, 604, 479.

[2] Y. Zhang, B. Chen, D. Guan, M. Xu, R. Ran, M. Ni, W. Zhou, R. O’Hayre, Z. Shao, Nature 2021, 591, 246.

[3] S. C. Dey, B. Worfolk, L. Lower, W. J. Sagues, M. R. Nimlos, S. S. Kelley, S. Park, ACS Energy Lett. 2024, 9, 2590.

[4] X. R. Kong, T. Zhou, L. Wang, K. Liu, X. Huang, T. Li, Z. Sun, F. Gong, W. Fan, R. Xiao, Responsive Mater. 2024, 2, 20240028.

[5] J. T. S. Irvine, D. Neagu, M. C. Verbraeken, C. Chatzichristodoulou, C. Graves, M. B. Mogensen, Nat. Energy 2016, 1, 1.

[6] Y. Choi, S. K. Cha, H. Ha, S. Lee, H. K. Seo, J. Y. Lee, H. Y. Kim, S. O. Kim, W. Jung, Nat. Nanotechnol. 2019, 14, 245.

[7] G. C. Rui, E. Allahyarov, Z. Zhu, Y. Huang, T. Wongwirat, Q. Zou, P. L. Taylor, L. Zhu, Responsive Mater. 2024, 2, 20240002.

[8] X. Y. Wang, T. Yang, Q. Li, Responsive Mater. 2024, 2, 20240027.

[9] G. Harper, R. Sommerville, E. Kendrick, L. Driscoll, P. Slater, R. Stolkin, A. Walton, P. Christensen, O. Heidrich, S. Lambert, A. Abbott, K. Ryder, L. Gaines, P. Anderson, Nature 2019, 575, 75.

[10] Y. Cong, Z. Geng, Q. Zhu, H. Hou, X. Wu, X. Wang, K. Huang, S. Feng, Angew Chem., Int. Ed. 2021, 60, 23380.

[11] W. W. Fan, Z. Sun, Y. Bai, Small 2022, 18, 2107131.

[12] H. Han, J. Park, S. Y. Nam, K. J. Kim, G. M. Choi, S. S. P. Parkin, H. M. Jang, J. T. S. Irvine, Nat. Commun. 2019, 10, 1471.

[13] O. Kwon, S. Sengodan, K. Kim, G. Kim, H. Y. Jeong, J. Shin, Y. W. Ju, J. W. Han, G. Kim, Nat. Commun. 2017, 8, 1.

[14] K. Kousi, D. Neagu, L. Bekris, E. I. Papaioannou, I. S. Metcalfe, Angew Chem. Int. Ed. 2020, 59, 2510.

[15] J. X. Yu, L. Zhang, J. Qian, Z. Zhu, G. Liu, X. Xu, Appl. Catal., B 2019, 256, 117818.

[16] J. H. Hu, X. Liu, H. Wei, R. Huang, B. Zhai, Y. Luo, J. Yan, L. Peng, M. Liu, Y. Fang, Responsive Mater. 2024, 3, 20240026.

[17] Y. Nishihata, J. Mizuki, T. Akao, H. Tanaka, M. Uenishi, M. Kimura, T. Okamoto, N. Hamada, Nature 2002, 418, 164.

[18] J. H. Myung, D. Neagu, D. N. Miller, J. T. S. Irvine, Nature 2016, 537, 528.

[19] D. Neagu, G. Tsekouras, D. N. Miller, H. Menard, J. T. S. Irvine, Nat. Chem. 2013, 5, 916.

[20] H. Wei, K. Xie, J. Zhang, Y. Zhang, Y. Wang, Y. Qin, J. Cui, J. Yan, Y. Wu, Sci. Rep. 2014, 4, 5156.

[21] J. A. Farmer, C. T. Campbell, Science 2010, 329, 933.

[22] D. Ding, X. X. Li, S. Y. Lai, K. Gerdes, M. L. Liu, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 552.

[23] S. P. Jiang, Int. J. Hydrogen Energy 2012, 37, 449.

[24] S. A. Malamis, R. J. Harrington, M. B. Katz, D. S. Koerschner, S. Zhang, Y. Cheng, L. Xu, H. W. Jen, R. W. McCabe, G. W. Graham, X. Pan, Catal. Today 2015, 258, 535.

[25] J. L. Lu, B. Fu, M. C. Kung, G. Xiao, J. W. Elam, H. H. Kung, P. C. Stair, Science 2012, 335, 1205.

[26] D. Neagu, T. S. Oh, D. N. Miller, H. Ménard, S. M. Bukhari, S. R. Gamble, R. J. Gorte, J. M. Vohs, J. T. Irvine, Nat. Commun. 2015, 6, 1.

[27] T. W. van Deelen, C. H. Mejia, K. P. de Jong, Nat. Catal. 2019, 2, 955.

[28] D. Neagu, E. I. Papaioannou, W. K. W. Ramli, D. N. Miller, B. J. Murdoch, H. Ménard, A. Umar, A. J. Barlow, P. J. Cumpson, J. T. S. Irvine, I. S. Metcalfe, Nat. Commun. 2017, 8, 1855.

[29] J. Suriyaprakash, Y. B. Xu, Y. L. Zhu, L. X. Yang, Y. L. Tang, Y. J. Wang, S. Li, X. L. Ma, Sci. Rep. 2017, 7, 8343.

[30] J. Y. Wang, D. Kalaev, J. Yang, I. Waluyo, A. Hunt, J. T. Sadowski, H. L. Tuller, B. Yildiz, J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 1714.

[31] D. S. Li, X. Zheng, P. Boutinaud, Y. Hu, S. Xiao, J. Xu, C. Wang, Y. Hou, Z. He, W. Huang, F. Kang, Responsive Mater. 2024, 2, 20240015.

[32] W. W. Fan, B. Wang, R. Gao, G. Dimitrakopoulos, J. Wang, X. Xiao, L. Ma, K. Wu, B. Yildiz, J. Li, J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 7657.

[33] Z. Sun, W. W. Fan, Y. Bai, Adv. Sci. 2022, 9, 2200250.

[34] M. L. Weber, M. Wilhelm, L. Jin, U. Breuer, R. Dittmann, R. Waser, O. Guillon, C. Lenser, F. Gunkel, ACS Nano 2021, 15, 4546.

[35] Y. Gao, Z. Lu, T. L. You, J. Wang, L. Xie, J. He, F. Ciucci, J. Phys. Chem. Lett. 2018, 9, 3772.

[36] K. J. Kim, M. K. Rath, H. H. Kwak, H. J. Kim, J. W. Han, S. T. Hong, K. T. Lee, ACS Catal. 2019, 9, 1172.

[37] M. Kothari, Y. Jeon, D. N. Miller, A. E. Pascui, J. Kilmartin, D. Wails, S. Ramos, A. Chadwick, J. T. S. Irvine, Nat. Chem. 2021, 13, 677.

[38] Y. L. Zhu, J. Dai, W. Zhou, Y. Zhong, H. Wang, Z. Shao, J. Mater. Chem. A 2018, 6, 13582.

[39] E. Wahlstrom, N. Lopez, R. Schaub, P. Thostrup, A. Rønnau, C. Africh, E. Lægsgaard, J. K. Nørskov, F. Besenbacher, Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 026101.

[40] L. M. Yang, K. Xie, S. Xu, T. Wu, Q. Zhou, T. Xie, Y. Wu, Dalton Trans. 2014, 43, 14147.

[41] Y. S. Park, M. Kang, P. Byeon, S. Y. Chung, T. Nakayama, T. Ko, H. Hwang, J. Power Sources 2018, 397, 318.

[42] S. Li, Q. Qin, K. Xie, Y. Wang, Y. Wu, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 8984.

[43] H. Lv, L. Lin, X. Zhang, Y. Song, H. Matsumoto, C. Zeng, N. Ta, W. Liu, D. Gao, G. Wang, X. Bao, Adv. Mater. 2020, 32, 1906193.

[44] I. Hamada, A. Uozumi, Y. Morikawa, A. Yanase, H. Katayama-Yoshida, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 18506.

[45] X. M. Gu, W. Liu, K. M. Liang, Mater. Sci. Eng., A 2000, 278, 22.

[46] G. L. Wang, K. M. Liang, W. Liu, J. L. Sun, H. Shao, Mater. Sci. Eng., A 2004, 367, 272.

[47] W. Liu, K. M. Liang, Y. K. Zheng, S. R. Gu, H. Chen, J. Phys. D: Appl. Phys. 1997, 30, 3366.

[48] J. H. Kim, J. Liu, A. Curcio, J. S. Jang, I. D. Kim, F. Ciucci, W. Jung, ACS Nano 2021, 15, 81.

[49] M. B. Mohamed, Z. L. Wang, M. A. El-Sayed, J. Phys. Chem. A 1999, 103, 10255.

[50] Y. Y. Lin, J. Wen, L. Hu, J. A. McCarthy, S. Wang, K. R. Poeppelmeier, L. D. Marks, Micron 2015, 68, 152.

[51] W. H. Meng, J. X. Wang, L. Jiang, Responsive Mater. 2024, 2, 20240001.

[52] M. Chanthanumataporn, J. Hui, X. Yue, K. Kakinuma, J. T. Irvine, K. Hanamura, Electrochim. Acta 2019, 306, 159.

[53] O. Guillon, J. Gonzalez-Julian, B. Dargatz, T. Kessel, G. Schierning, J. Räthel, M. Herrmann, Adv. Eng. Mater. 2014, 16, 830.

[54] Y. G. Yao, Z. Huang, P. Xie, S. D. Lacey, R. J. Jacob, H. Xie, F. Chen, A. Nie, T. Pu, M. Rehwoldt, D. Yu, M. R. Zachariah, C. Wang, R. Shahbazian-Yassar, J. Li, L. Hu, Science 2018, 359, 1489.

[55] W. W. Fan, Z. Ren, Z. Sun, X. Yao, B. Yildiz, J. Li, ACS Energy Lett. 2022, 7, 1223.

[56] G. Cacciamani, A. Dinsdale, M. Palumbo, A. Pasturel, Intermetallics 2010, 18, 1148.

[57] Y. Gao, D. J. Chen, M. Saccoccio, Z. H. Lu, F. Ciucci, Nano Energy 2016, 27, 499.

[58] Z. Sun, W. Fan, Y. Bai, K. Wu, Y. Cheng, ACS Appl. Mater. Interfaces 2021, 13, 29755.

[59] J. Wang, A. Kumar, J. L. Wardini, Z. Zhang, H. Zhou, E. J. Crumlin, J. T. Sadowski, K. B. Woller, W. J. Bowman, J. M. LeBeau, B. Yildiz, Nano Lett. 2022, 22, 5401.

[60] D. Neagu, V. Kyriakou, I. L. Roiban, M. Aouine, C. Tang, A. Caravaca, K. Kousi, I. Schreur-Piet, I. S. Metcalfe, P. Vernoux, M. C. M. van de Sanden, M. N. Tsampas, ACS Nano 2019, 13, 12996.

[61] T. S. Oh, E. K. Rahani, D. Neagu, J. T. S. Irvine, V. B. Shenoy, R. J. Gorte, J. M. Vohs, J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 5106.

[62] S. Y. Zhang, M. B. Katz, S. Dai, K. Zhang, X. Du, G. W. Graham, X. Pan, J. Phys. Chem. C 2017, 121, 17348.

[63] K. J. Kim, H. Han, T. Defferriere, D. Yoon, S. Na, S. J. Kim, A. M. Dayaghi, J. Son, T. S. Oh, H. M. Jang, G. M. Choi, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 7509.

[64] T. L. Zhu, H. Troiani, L. V. Mogni, M. Santaya, M. Han, S. A. Barnett, J. Power Sources 2019, 439, 227077.

[65] T. L. Zhu, H. E. Troiani, L. V. Mogni, M. F. Han, S. A. Barnett, Joule 2018, 2, 478.

[66] J. Y. Wang, J. Yang, A. K. Opitz, D. Kalaev, A. Nenning, E. J. Crumlin, J. T. Sadowski, I. Waluyo, A. Hunt, H. L. Tuller, B. Yildiz, Chem. Mater. 2022, 34, 5138.

[67] T. Gotsch, N. Köpfle, M. Grünbacher, J. Bernardi, E. A. Carbonio, M. Hävecker, A. Knop-Gericke, M. F. Bekheet, L. Schlicker, A. Doran, A. Gurlo, A. Franz, B. Klötzer, S. Penner, Phys. Chem. Chem. Phys. 2019, 21, 3781.

[68] S. Joo, O. Kwon, K. Kim, S. Kim, H. Kim, J. Shin, H. Y. Jeong, S. Sengodan, J. W. Han, G. Kim, Nat. Commun. 2019, 10, 697.

[69] Z. M. Peng, H. Yang, Nano Today 2009, 4, 143.

[70] G. C. Sosso, J. Chen, S. J. Cox, M. Fitzner, P. Pedevilla, A. Zen, A. Michaelides, Chem. Rev. 2016, 116, 7078.

[71] P. Strasser, S. Koh, T. Anniyev, J. Greeley, K. More, C. Yu, Z. Liu, S. Kaya, D. Nordlund, H. Ogasawara, M. F. Toney, A. Nilsson, Nat. Chem. 2010, 2, 454.

[72] Y. Li, W. Zhang, Y. Zheng, J. Chen, B. Yu, Y. Chen, M. Liu, Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 6345.

[73] W. Lee, J. W. Han, Y. Chen, Z. Cai, B. Yildiz, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7909.

[74] B. Koo, K. Kim, J. K. Kim, H. Kwon, J. W. Han, W. Jung, Joule 2018, 2, 1476.

[75] Y. Gao, J. Wang, Y. Q. Lyu, K. Lam, F. Ciucci, J. Mater. Chem. A 2017, 5, 6399.

[76] Y. F. Sun, J. H. Li, L. Cui, B. Hua, S. H. Cui, J. Li, J. L. Luo, Nanoscale 2015, 7, 11173.

[77] Y. F. Sun, J. H. Li, M. N. Wang, B. Hua, J. Li, J. L. Luo, J. Mater. Chem. A 2015, 3, 14625.

[78] Y. F. Sun, J. Li, Y. Zeng, B. S. Amirkhiz, M. Wang, Y. Behnamian, J. Luo, J. Mater. Chem. A 2015, 3, 11048.

[79] G. Tsekouras, D. Neagu, J. T. S. Irvine, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 256.

[80] J. S. Jang, J. K. Kim, K. Kim, W. Jung, C. Lim, S. Kim, D. Kim, B. Kim, J. W. Han, W. Jung, I. Kim, Adv. Mater. 2020, 32, 2003983.

[81] S. C. Ding, M. Li, W. Pang, B. Hua, N. Duan, Y. Q. Zhang, S. N. Zhang, Z. Jin, J. L. Luo, Electrochim. Acta 2020, 335, 135683.

[82] Z. X. Tian, A. Uozumi, I. Hamada, S. Yanagisawa, H. Kizaki, K. Inagaki, Y. Morikawa, Nanoscale Res. Lett. 2013, 8, 1.

[83] C. Zhang, T. Ding, Responsive Mater. 2024, 2, 20240024.

[84] H. Z. Sun, B. Ye, M. Ge, B. Gong, L. Qian, I. N. Parkhomenko, F. F. Komarov, Y. Liu, G. Yang, Responsive Mater. 2025, 3, 20240038.

[85] B. Koo, H. Kwon, Y. Kim, H. G. Seo, J. W. Han, W. Jung, Energy Environ. Sci. 2018, 11, 71.

[86] J. Y. Wang, J. Yang, A. K. Opitz, W. Bowman, R. Bliem, G. Dimitrakopoulos, A. Nenning, I. Waluyo, A. Hunt, J. J. Gallet, B. Yildiz, Chem. Mater. 2021, 33, 5021.

[87] H. Tanaka, M. Taniguchi, M. Uenishi, N. Kajita, I. Tan, Y. Nishihata, J. Mizuki, K. Narita, M. Kimura, K. Kaneko, Angew Chem. Int. Ed. 2006, 45, 5998.

[88] A. Fossdal, M. Menon, I. Wærnhus, K. Wiik, M. Einarsrud, T. Grande, J. Am. Ceram. Soc. 2005, 87, 1952.

[89] S. Dann, D. Currie, M. Weller, M. Thomas, A. Al-Rawwas, J. Solid State Chem. 1994, 109, 134.

[90] S. Sengodan, S. Choi, A. Jun, T. H. Shin, Y. W. Ju, H. Y. Jeong, J. Shin, J. T. S. Irvine, G. Kim, Nat. Mater. 2015, 14, 205.

[91] C. Yang, Z. Yang, C. Jin, G. Xiao, F. Chen, M. Han, Adv. Mater. 2012, 24, 1439.

[92] T. Gotsch, L. Schlicker, M. F. Bekheet, A. Doran, M. Grünbacher, C. Praty, M. Tada, H. Matsui, N. Ishiguro, A. Gurlo, B. Klötzer, S. Penner, RSC Adv. 2018, 8, 3120.

[93] H. Kim, C. Lim, O. Kwon, J. Oh, M. T. Curnan, H. Y. Jeong, S. Choi, J. W. Han, G. Kim, Nat. Commun. 2021, 12, 6814.

[94] D. J. Deka, J. Kim, S. Gunduz, M. Aouine, J. M. M. Millet, A. C. Co, U. S. Ozkan, Appl. Catal., B 2021, 286, 119917.

[95] Y. F. Sun, Y. Q. Zhang, J. Chen, J. H. Li, Y. T. Zhu, Y. M. Zeng, B. S. Amirkhiz, J. Li, B. Hua, J. L. Luo, Nano Lett. 2016, 16, 5303.

[96] J. W. Zhang, Q. Kuang, Y. Q. Jiang, Z. X. Xie, Nano Today 2016, 11, 661.

[97] R. Thalinger, M. Gocyla, M. Heggen, B. Klotzer, S. Penner, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 22050.

[98] H. Lv, L. Lin, X. Zhang, R. Li, Y. Song, H. Matsumoto, N. Ta, C. Zeng, Q. Fu, G. Wang, X. Bao, Nat. Commun. 2021, 12, 5665.

[99] X. Y. Chen, W. Ni, J. Wang, Q. Zhong, M. Han, T. Zhu, Electrochim. Acta 2018, 277, 226.

[100] S. Park, Y. Kim, Y. Noh, T. Kim, H. Han, W. Yoon, J. Choi, S. H. Yi, W. J. Lee, W. B. Kim, J. Mater. Chem. A 2020, 8, 138.

[101] Z. Sun, W. W. Fan, T. Q. Lin, J. Mater. Chem. A 2023, 11, 24982.

[102] V. Kyriakou, R. K. Sharma, D. Neagu, F. Peeters, O. De Luca, P. Rudolf, A. Pandiyan, W. Yu, S. W. Cha, S. Welzel, M. C. van de Sanden, M. N. Tsampas, Small Methods 2021, 5, 2100868.

[103] W. T. Wallace, B. K. Min, D. W. Goodman, Top. Catal. 2005, 34, 17.

[104] Z. L. Wang, Y. Zhang, E. C. Neyts, X. Cao, X. Zhang, B. W. L. Jang, C. j. Liu, ACS Catal. 2018, 8, 2093.

[105] W. Chu, J. Xu, J. P. Hong, T. Lin, A. Khodakov, Catal. Today 2015, 256, 41.

[106] H. Khalid, A. u. Haq, B. Alessi, J. Wu, C. D. Savaniu, K. Kousi, I. S. Metcalfe, S. C. Parker, J. T. S. Irvine, P. Maguire, E. I. Papaioannou, D. Mariotti, Adv. Energy Mater. 2022, 12, 2201131.

[107] W. D. Luedtke, U. Landman, Phys. Rev. B: Condens. Matter 1991, 44, 5970.

[108] J. C. Ruiz-Morales, J. Canales-Vázquez, C. Savaniu, D. Marrero-López, W. Zhou, J. T. S. Irvine, Nature 2006, 439, 568.

[109] P. Boldrin, N. P. Brandon, Nat. Catal. 2019, 2, 571.

[110] S. B. Adler, Chem. Rev. 2004, 104, 4791.

[111] Y. Chen, B. deGlee, Y. Tang, Z. Wang, B. Zhao, Y. Wei, L. Zhang, S. Yoo, K. Pei, J. H. Kim, Y. Ding, P. Hu, F. F. Tao, M. Liu, Nat. Energy 2018, 3, 1042.

[112] S. Choi, S. Sengodan, S. Park, Y. W. Ju, J. Kim, J. Hyodo, H. Y. Jeong, T. Ishihara, J. Shin, G. Kim, J. Mater. Chem. A 2016, 4, 1747.

[113] W. W. Fan, Z. Sun, J. Wang, J. Zhou, K. Wu, Y. Cheng, J. Power Sources 2016, 312, 223.

[114] Y. H. Huang, R. I. Dass, Z. L. Xing, J. B. Goodenough, Science 2006, 312, 254.

[115] K. Develos-Bagarinao, T. Ishiyama, H. Kishimoto, H. Shimada, K. Yamaji, Nat. Commun. 2021, 12, 1.

[116] C. Duan, R. J. Kee, H. Zhu, C. Karakaya, Y. Chen, S. Ricote, A. Jarry, E. J. Crumlin, D. Hook, R. Braun, N. P. Sullivan, R. O’Hayre, Nature 2018, 557, 217.

[117] C. Graves, S. D. Ebbesen, S. H. Jensen, S. B. Simonsen, M. B. Mogensen, Nat. Mater. 2015, 14, 239.

[118] A. Leonide, V. Sonn, A. Weber, E. Ivers-Tiffée, J. Electrochem. Soc. 2008, 155, B36.

[119] W. W. Fan, Z. Sun, J. Zhou, K. Wu, Y. H. Cheng, J. Power Sources 2017, 348, 94.

[120] S. Kim, A. Jun, O. Kwon, J. Kim, S. Yoo, H. Y. Jeong, J. Shin, G. Kim, ChemSusChem 2015, 8, 3153.

[121] B. D. Madsen, W. Kobsiriphat, Y. Wang, L. D. Marks, S. A. Barnett, J. Power Sources 2007, 166, 64.

[122] N. Mahato, A. Banerjee, A. Gupta, S. Omar, K. Balani, Prog. Mater. Sci. 2015, 72, 141.

[123] J. Zhu, H. Deng, B. Zhu, W. Dong, W. Zhang, J. Li, X. Bao, Ceram. Int. 2017, 43, 5484.

[124] H. Y. Zhu, R. J. Kee, V. M. Janardhanan, O. Deutschmann, D. G. Goodwin, J. Electrochem. Soc. 2005, 152, 2427.

[125] K. Ariga, Responsive Mater. 2024, 2, 20240011.

[126] R. Zhou, Y. Y. Gu, H. L. Dai, Y. S. Xu, L. Bi, J. Eur. Ceram. Soc. 2023, 43, 6612.

[127] J. Zhou, T. H. Shin, C. Ni, G. Chen, K. Wu, Y. Cheng, J. T. S. Irvine, Chem. Mater. 2016, 28, 2981.

[128] G. Yang, W. Zhou, M. Liu, Z. Shao, ACS Appl. Mater. Interfaces 2016, 8, 35308.

[129] B. Hua, M. Li, Y. F. Sun, J. H. Li, J. L. Luo, ChemSusChem 2017, 10, 3333.

[130] D. E. Fowler, A. C. Messner, E. C. Miller, B. W. Slone, S. A. Barnett, K. R. Poeppelmeier, Chem. Mater. 2015, 27, 3683.

[131] W. W. Fan, Z. Sun, Y. Bai, K. Wu, Y. H. Cheng, ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 23168.

[132] H. D. Li, Y. Song, M. Xu, W. Wang, R. Ran, W. Zhou, Z. Shao, Energy Fuels 2020, 34, 11449.

[133] S. B. Liu, K. T. Chuang, J. L. Luo, ACS Catal. 2015, 6, 760.

[134] Y. Zhu, W. Zhou, R. Ran, Y. Chen, Z. Shao, M. Liu, Nano Lett. 2016, 16, 512.

[135] S. L. Guo, H. J. Wu, F. Puleo, L. Liotta, Catalysts 2015, 5, 366.

[136] W. W. Zhang, H. C. Wang, X. P. Chen, X. J. Liu, J. Meng, Chem. Eng. J. 2022, 446, 136934.

[137] X. Zhang, W. Zhang, L. Zhang, J. Meng, F. Meng, X. Liu, J. Meng, Electrochim. Acta 2017, 258, 1096.

[138] A. Hauch, R. Küngas, P. Blennow, A. B. Hansen, J. B. Hansen, B. V. Mathiesen, M. B. Mogensen, Science 2020, 370, 1.

[139] L. Bi, S. Boulfrad, E. Traversa, Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 8255.

[140] Y. Gan, J. Zhang, Y. Li, K. Xie, J. T. S. Irvine, J. Electrochem. Soc. 2012, 159, 763.

[141] S. D. Ebbesen, S. H. Jensen, A. Hauch, M. B. Mogensen, Chem. Rev. 2014, 114, 10697.

[142] L. Gan, L. Ye, S. Tao, K. Xie, Phys. Chem. Chem. Phys. 2016, 18, 3137.

[143] B. Hua, M. Li, W. Pang, W. Tang, S. Zhao, Z. Jin, Y. Zeng, B. Shalchi Amirkhiz, J. L. Luo, Chem 2018, 4, 2902.

[144] Y. Li, Y. Wang, W. Doherty, K. Xie, Y. Wu, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 8553.

[145] S. B. Liu, Q. X. Liu, J. L. Luo, ACS Catal. 2016, 6, 6219.

[146] X. Sun, H. Chen, Y. Yin, M. T. Curnan, J. W. Han, Y. Chen, Z. Ma, Small 2021, 17, 1.

[147] W. Wang, L. Gan, J. P. Lemmon, F. Chen, J. T. S. Irvine, K. Xie, Nat. Commun. 2019, 10, 1550.

[148] J. Mei, Q. Zhang, H. Peng, T. Liao, Z. Q. Sun, J. Mater. Sci. Technol. 2022, 111, 181.

[149] J. Mei, T. He, J. Bai, D. Qi, A. Du, T. Liao, G. A. Ayoko, Y. Yamauchi, L. Sun, Z. Sun, Adv. Mater. 2021, 33, 2104638.

[150] Z. H. Xue, H. Su, Q. Yu, B. Zhang, H. Wang, X. Li, J. Chen, Adv. Energy Mater. 2017, 7, 1602355.

[151] Y. R. Wang, Z. Wang, C. Jin, X. Li, Y. Li, R. Yang, M. Liu, Electrochim. Acta 2019, 318, 120.

[152] Q. A. Islam, R. Majee, S. Bhattacharyya, J. Mater. Chem. A 2019, 7, 19453.

[153] Y. Chen, H. Li, J. Wang, Y. Du, S. Xi, Y. Sun, M. Sherburne, J. W. Ager,, A. C. Fisher, Z. J. Xu, Nat. Commun. 2019, 10, 572.

[154] L. N. Tang, Z. Chen, F. Zuo, B. Hua, H. Zhou, M. Li, J. Li, Y. Sun, Chem. Eng. J. 2020, 401, 126082.

[155] Y. Zheng, J. Wang, B. Yu, W. Zhang, J. Chen, J. Qiao, J. Zhang, Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 1427.

[156] A. K. Opitz, A. Nenning, C. Rameshan, M. Kubicek, T. Götsch, R. Blume, M. Hävecker, A. Knop-Gericke, G. Rupprechter, B. Klötzer, J. Fleig, ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 35847.

[157] S. B. Liu, Q. X. Liu, J. L. Luo, J. Mater. Chem. A 2016, 4, 17521.

[158] L. Ye, M. Zhang, P. Huang, G. Guo, M. Hong, J. T. S. Irvine, K. Xie, Nat. Commun. 2017, 8, 14785.

[159] V. Kyriakou, D. Neagu, G. Zafeiropoulos, R. K. Sharma, C. Tang, K. Kousi, I. S. Metcalfe, M. C. M. van de Sanden, M. N. Tsampas, ACS Catal. 2019, 10, 1278.

[160] J. S. Lee, S. Tai Kim, R. Cao, N. Choi, M. Liu, K. T. Lee, J. Cho, Adv. Energy Mater. 2010, 1, 34.

[161] B. Hua, M. Li, J. L. Luo, Nano Energy 2018, 49, 117.

[162] J. Yu, R. Ran, Y. Zhong, W. Zhou, M. Ni, Z. Shao, Energy Environ. Mater. 2020, 3, 121.

[163] D. Chen, C. Chen, Z. M. Baiyee, Z. Shao, F. Ciucci, Chem. Rev. 2015, 115, 9869.

[164] J. Suntivich, K. J. May, H. A. Gasteiger, J. B. Goodenough, S. H. Yang, Science 2011, 334, 1383.

[165] B. Hua, M. Li, Y. F. Sun, Y. Q. Zhang, N. Yan, J. Chen, T. Thundat, J. Li, J. L. Luo, Nano Energy 2017, 32, 247.

[166] Y. Q. Zhang, H. B. Tao, Z. Chen, M. Li, Y. F. Sun, B. Hua, J. L. Luo, J. Mater. Chem. A 2019, 7, 26607.

[167] Y. Zhao, R. Nakamura, K. Kamiya, S. Nakanishi, K. Hashimoto, Nat. Commun. 2013, 4, 2390.

[168] J. H. Oh, B. W. Kwon, J. Cho, C. H. Lee, M. K. Kim, S. H. Choi, S. P. Yoon, J. Han, S. W. Nam, J. Y. Kim, S. S. Jang, K. B. Lee, H. C. Ham, Ind. Eng. Chem. Res. 2019, 58, 6385.

[169] C. Zhu, S. Hou, X. Hu, J. Lu, F. Chen, K. Xie, Nat. Commun. 2019, 10, 1173.

[170] B. Hua, M. Li, Y. F. Sun, Y. Q. Zhang, N. Yan, J. Chen, J. Li, T. Etsell, P. Sarkar, J. L. Luo, J. Mater. Chem. A 2016, 4, 4603.

[171] B. Hua, M. Li, Y. Q. Zhang, J. Chen, Y. F. Sun, N. Yan, J. Li, J. L. Luo, ACS Energy Lett. 2016, 1, 225.

[172] D. Papargyriou, D. N. Miller, J. T. Sirr Irvine, J. Mater. Chem. A 2019, 7, 15812.

[173] J. H. Lu, C. Zhu, C. Pan, W. Lin, J. P. Lemmon, F. Chen, K. Xie, Sci. Adv. 2018, 4, 1.

[174] M. He, C. Ding, H. Guo, Q. Li, Responsive Mater. 2024, 2, 20240014.

[175] M. Ikeshita, K. Takahashi, N. Hara, S. Kawamorita, N. Komiya, Y. Imai, T. Naota, Responsive Mater. 2024, 2, 20240017.

[176] Y. Y. Zhou, N. J. Lawrence, T. Wu, J. Liu, P. Kent, Y. Soo, C. L. Cheung, ChemCatChem 2014, 6, 2937.

[177] C. Tang, K. Kousi, D. Neagu, J. Portolés, E. I. Papaioannou, I. S. Metcalfe, Nanoscale 2019, 11, 16935.

[178] M. Kurnatowska, L. Kepinski, W. Mista, Appl. Catal., B 2012, 117–118, 135.

[179] J. J. Li, M. Zhang, E. A. Elimian, X. Lv, J. Chen, H. Jia, Chem. Eng. J. 2021, 412, 128560.

[180] H. Arandiyan, Y. Wang, J. Scott, S. Mesgari, H. Dai, R. Amal, ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 16352.

[181] J. H. Zhao, J. Bao, S. Yang, Q. Niu, R. Xie, Q. Zhang, M. Chen, P. Zhang, S. Dai, ACS Catal. 2021, 11, 12247.

[182] X. Yao, K. Klyukin, W. Lu, M. Onen, S. Ryu, D. Kim, N. Emond, I. Waluyo, A. Hunt, J. A. del Alamo, J. Li, B. Yildiz, Nat. Commun. 2020, 11, 3134.

[183] B. J. Choi, A. C. Torrezan, J. P. Strachan, P. G. Kotula, A. J. Lohn, M. J. Marinella, Z. Li, R. S. Williams, J. J. Yang, Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 5290.

[184] C. Baeumer, R. Valenta, C. Schmitz, A. Locatelli, T. O. Menteş, S. P. Rogers, A. Sala, N. Raab, S. Nemsak, M. Shim, C. M. Schneider, S. Menzel, R. Waser, R. Dittmann, ACS Nano 2017, 11, 6921.

[185] J. Spring, E. Sediva, Z. D. Hood, J. C. Gonzalez-Rosillo, W. O'Leary, K. J. Kim, A. J. Carrillo, J. L. M. Rupp, Small 2020, 16, 2003224.

[186] W. Bai, J. Feng, C. Luo, P. Zhang, H. Wang, Y. Yang, Y. Zhao, H. Fan, Int. J. Hydrogen Energy 2021, 46, 36257.

[187] D. Papargyriou, J. T. S. Irvine, Solid State Ionics 2016, 288, 120.

[188] L. Rosen, N. Degenstein, M. Shah, J. Wilson, S. Kelly, J. Peck, M. Christie, Energy Procedia 2011, 4, 750.

[189] H. B. Li, X. F. Zhu, Y. Liu, W. P. Wang, W. S. Yang, J. Membr. Sci. 2014, 462, 170.

[190] Y. Teraoka, H. J. Zhang, S. Furukawa, N. Yamazoe, Chem. Lett. 1985, 14, 1743.

[191] F. He, Q. Gao, Z. Liu, M. Yang, R. Ran, G. Yang, W. Wang, W. Zhou, Z. Shao, Adv. Energy Mater. 2021, 11, 2003916.

[192] J. Y. Wang, K. Syed, S. Ning, I. Waluyo, A. Hunt, E. J. Crumlin, A. K. Opitz, C. A. Ross, W. J. Bowman, B. Yildiz, Adv. Funct. Mater. 2021, 32, 2108005.

[193] S. Yu, D. Yoon, Y. Lee, H. Yoon, H. Han, N. Kim, C. J. Kim, K. Ihm, T. S. Oh, J. Son, Nano Lett. 2020, 20, 3538.

[194] K. N. Kang, H. Lee, J. Kim, M. J. Kwak, H. Y. Jeong, G. Kim, J. H. Jang, ACS Energy Lett. 2020, 5, 3828.

[195] Y. F. Sun, Y. L. Yang, J. Chen, M. Li, Y. Q. Zhang, J. H. Li, B. Hua, J. L. Luo, Chem. Commun. 2018, 54, 1505.

RIGHTS & PERMISSIONS

2025 The Author(s). Responsive Materials published by John Wiley & Sons Australia, Ltd on behalf of Southeast University.