Defect Engineering in the Carbon‐Based Electrocatalysts: Insight into the Intrinsic Carbon Defects
更新日期：2020-05-18 材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
日前，我校材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室木士春教授受國(guó)際材料學(xué)頂級(jí)期刊《先進(jìn)功能材料》（Advanced Functional Materials）編輯邀請(qǐng)，撰寫并發(fā)表題為“碳基電催化劑的缺陷工程：洞悉本征碳缺陷的作用（Defect Engineering in theCarbon-Based Electrocatalysts: Insight into the Intrinsic Carbon Defects）”的系統(tǒng)性評(píng)述文章。
碳材料由于獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。近年來，缺陷工程已成為碳基催化劑活性提升的重要策略。通過構(gòu)筑本征缺陷及非本征缺陷，可使碳基材料的局域電子態(tài)重新分布，并優(yōu)化其與反應(yīng)中間體間的吸附行為，從而使反應(yīng)活化能壘及所需過電勢(shì)降低。此外，由于本征碳缺陷存在的必然性，了解其催化機(jī)制對(duì)于分析復(fù)雜碳基催化體系具有重要的科學(xué)意義。
近年來，木士春教授課題組在碳缺陷研究領(lǐng)域取得重要的研究進(jìn)展，特別是近期在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angewandte Chemie International Edition, 2019, 58, 3859,）期刊上發(fā)表了有關(guān)本征五元環(huán)缺陷對(duì)碳基材料電化學(xué)活性影響的高水平研究成果，受到了國(guó)內(nèi)外研究同行的廣泛關(guān)注，并被邀請(qǐng)?jiān)趪?guó)際著名期刊《先進(jìn)功能材料》上撰寫關(guān)于本征碳缺陷及其電催化應(yīng)用的評(píng)述性文章。文章重點(diǎn)概括了本征碳缺陷的幾何構(gòu)型（包括邊緣、空位、孔洞、拓?fù)淙毕莸龋┘巴負(fù)浣Y(jié)構(gòu)；闡述了不同本征碳缺陷的構(gòu)筑策略本征碳缺陷的構(gòu)效關(guān)系及催化作用機(jī)制；探究了本征碳缺陷與雜原子點(diǎn)缺陷間的協(xié)同優(yōu)化效應(yīng)及本征缺陷位點(diǎn)對(duì)金屬單原子的捕獲效應(yīng)；總結(jié)了本征碳缺陷表征的現(xiàn)代測(cè)試表征技術(shù)手段；最后，針對(duì)本征缺陷研究中存在的問題、挑戰(zhàn)及未來發(fā)展進(jìn)行了展望。該評(píng)述性論文可為今后高活性富缺陷碳基催化劑的設(shè)計(jì)和構(gòu)筑提供理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)參考。
論文在線發(fā)表后，已被MaterialsViews、能源學(xué)人、納米人等多家學(xué)術(shù)媒體廣泛報(bào)道。論文第一作者為博士研究生朱加偉，通訊作者為木士春教授。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（No.51672204）及國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（No. 2016YFA0202603）等項(xiàng)目的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202001097