Abstract Developing active, robust, and nonprecious electrocatalysts for the hydrogen evolution reaction (HER), oxygen evolution reaction (OER), and oxygen reduction reaction (ORR) is highly crucial and challenging. In this work, a facile strategy is developed for scalable fabrication of dicobalt phosphide (Co 2 P)–cobalt nitride (CoN) core–shell nanoparticles with double active sites encapsulated in nitrogen‐doped carbon nanotubes (Co 2 P/CoN‐in‐NCNTs) by straight forward pyrolysis method. Both density functional theory calculation and experimental results reveal that pyrrole nitrogen coupled with Co 2 P is the most active one for HER, while Co–N–C active sites existing on the interfaces between CoN and N‐doped carbon shells are responsible for the ORR and OER activity in this catalyst. Furthermore, liquid‐state and all‐solid‐state Zn–air batteries are equipped. Co 2 P/CoN‐in‐NCNTs show high power density as high as 194.6 mW cm −2 , high gravimetric energy density of 844.5 W h kg −1 , very low charge–discharge polarization, and excellent reversibility of 96 h at 5 mA cm −2 in liquid system. Moreover, the Co 2 P/CoN‐in‐NCNTs profiles confirm excellent activity for water splitting.

Structural and compositional engineering of atomic-scaled metal−N−C catalysts is important yet challenging in boosting their performance for the oxygen reduction reaction (ORR) and oxygen evolution reaction (OER). Here, boron (B)-doped Co−N−C active sites confined in hierarchical porous carbon sheets (denoted as Co-N,B-CSs) were obtained by a soft template self-assembly pyrolysis method. Significantly, the introduced B element gives an electron-deficient site that can activate the electron transfer around the Co−N−C sites, strengthen the interaction with oxygenated species, and thus accelerate reaction kinetics in the 4e− processed ORR and OER. As a result, the catalyst showed Pt-like ORR performance with a half-wave potential (E1/2) of 0.83 V versus (vs) RHE, a limiting current density of about 5.66 mA cm−2, and higher durability (almost no decay after 5000 cycles) than Pt/C catalysts. Moreover, a rechargeable Zn–air battery device comprising this Co-N,B-CSs catalyst shows superior performance with an open-circuit potential of ∼1.4 V, a peak power density of ∼100.4 mW cm−2, as well as excellent durability (128 cycles for 14 h of operation). DFT calculations further demonstrated that the coupling of Co-Nx active sites with B atoms prefers to adsorb an O2 molecule in side-on mode and accelerates ORR kinetics.

Electrochemical nitrate reduction reaction (NitRR) uses nitrate from wastewater, offering a hopeful solution for environmental issues and ammonia production. Yet, varying nitrate levels in real wastewater greatly affect NitRR, slowing down its multi‐step process. Herein, a multi‐strategy approach was explored through the design of ordered mesoporous intermetallic AuCu3 nanocorals with ultrathin Au skin (meso‐i‐AuCu3@ultra‐Au) as an efficient and concentration‐versatile catalyst for NitRR. The highly penetrated structure, coupled with the compressive stress exerted on the skin layer, not only facilitates rapid electron/mass transfer, but also effectively modulates the surface electronic structure, addressing the concentration‐dependent challenges encountered in practical NitRR process. As expected, the novel catalyst demonstrates outstanding NitRR activities and Faradaic efficiencies exceeding 95% across a real and widespread concentration range (10‐2000 mM). Notably, its performance at each concentration matched or exceeded that of the best‐known catalyst designed for that concentration. Multiple operando spectroscopies unveiled the catalyst concurrently optimized the adsorption behavior of different intermediates (adsorbed *NOx and *H) while expediting the hydrogenation steps, leading to an efficient overall reduction process. Moreover, the catalyst also displays promising potential for use in ammonia production at industrial‐relevant current densities and in conceptual zinc‐nitrate batteries, serving trifunctional nitrate conversion, ammonia synthesis and power supply.

Abstract Designing palladium‐based formic acid oxidation reaction (FAOR) catalysts to achieve significant breakthroughs in catalytic activity, pathway selectivity, and toxicity resistance is both urgent and challenging. Here, these challenges are addressed by pioneering a novel catalyst design that incorporates both topological and chemical disorder, developing a new class of PdCuLaYMnW high‐entropy amorphous alloys with a porous network (Net‐Pd‐HEAA) as a highly active, selective, and stable FAOR electrocatalyst. This novel Net‐Pd‐HEAA demonstrates record‐breaking FAOR performance, achieving the mass and specific activities of 5.94 A mg Pd −1 and 8.94 mA cm −2 , respectively, surpassing all previously reported Pd‐based catalysts and showing strong competitiveness against advanced Pt‐based catalysts. Simulataneously, Net‐Pd‐HEAA exhibits extraordinary stability in accelerated durability tests (ADT) and chronoamperometry (CA) tests. Advanced characterization and in situ, spectral analysis reveal that the extremely disordered atomic structure effectively regulates the geometric and electronic structure of the Pd sites, enhancing active intermediate coverage, facilitating dehydrogenation pathway, and inhibiting the production/adsorption of CO. Furthermore, when employed as the anode catalyst in proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE), Net‐Pd‐HEAA only requires a potential of 1.28 V to obtain a current density of 1 A cm −2 , and operates stably in a highly corrosive electrolyte for over 100 h.

Abstract The urgent demand for designing highly efficient electrocatalysts for ethanol oxidation reaction (EOR) with elevated C1 selectivity, robust anti‐poisoning capability, and high mass activity presents a formidable challenge. Herein, a novel two‐dimentional (2D) high‐entropy PdRhFeCoMo metallene (PdRhFeCoMo HEM) electrocatalyst is successfully synthesized via a mild one‐step solvothermal method. The PdRhFeCoMo HEM, characterized by intentionally designed multi‐metallic ensembles and ultra‐thin graphene‐like structures, delivers an impressive mass activity of 7.47 A mg Pd+Rh −1 and specific activity of 25.5 mA cm −2 . Furthermore, it can retain a mass activity of 0.56 A mg Pd+Rh −1 after undergoing 20000 s of continuous testing, demonstrating outstanding resistance to poisoning. More significantly, the PdRhFeCoMo HEM demonstrates an elevated capacity for C─C bond cleavage with a superior C1 selectivity of up to 84.12%. In situ spectroscopy analysis, combined with theoretical calculations, reveals that the deliberate design of components and structures effectively regulate the electronic properties of the Pd site, thereby enhancing the adsorption of reactant and reducing the reaction barrier of the C1 pathway. Finally, a flexible solid‐state ethanol fuel cell assembled by PdRhFeCoMo HEM presents a maximum power density of 20.1 mW cm −2 and can operate continuously by repeatedly adding ethanol fuel.