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據(jù)悉,中科院院士李玉良及其團(tuán)隊(duì)梳理了近年來(lái)石墨炔在電化學(xué)等領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和創(chuàng)新性研究。相關(guān)綜述文章2月25日在線刊發(fā)于《焦耳》。
作為一種新型全碳納米材料,石墨炔一改傳統(tǒng)制備方式,可在常溫常壓下合成。其新穎的結(jié)構(gòu)特征也激發(fā)出不少研究者的“腦洞”。電化學(xué)能源領(lǐng)域的諸多研究難點(diǎn)得以解決,一些新概念也隨之誕生。穩(wěn)定的化學(xué)特性、良好的導(dǎo)電性等特點(diǎn)讓石墨炔被列為最具潛力的納米材料之一。根據(jù)石墨炔新穎的結(jié)構(gòu)特征,研究人員解決了電化學(xué)能源體系中的很多關(guān)鍵問(wèn)題。
比如,利用石墨炔實(shí)現(xiàn)零價(jià)金屬原子的錨定,解決了傳統(tǒng)載體上作為團(tuán)簇存在的單原子催化劑易遷移、聚集和電荷轉(zhuǎn)移不穩(wěn)定等問(wèn)題。石墨炔錨定的零價(jià)貴金屬原子催化劑,在催化活性位點(diǎn)、面積等方面均有顯著改善。
石墨炔可控?fù)诫s氮原子產(chǎn)生了一系列新的氮摻雜結(jié)構(gòu),顯示出優(yōu)越的催化活性。此外,利用烯—炔的互變性質(zhì),可實(shí)現(xiàn)電能到機(jī)械能的高效轉(zhuǎn)化,創(chuàng)造出迄今為止最接近哺乳動(dòng)物生物肌肉能量密度的材料,為人工智能開(kāi)啟了新方向。
文章還指出了電化學(xué)能源體系實(shí)際應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題,并且分析了石墨炔在該領(lǐng)域的天然優(yōu)勢(shì):任意基底下的原位生長(zhǎng)、契合的能帶結(jié)構(gòu)、匹配的電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)、二維大孔骨架和高化學(xué)活性等,為提升能量轉(zhuǎn)換效率、安全性和穩(wěn)定性等帶來(lái)了新的可能。 |