近日，Nano Research Energy青年編委、中國科學院化學研究所左自成教授課題組發(fā)表了以“Advanced Electrochemical Energy Storage and Conversion on Graphdiyne Interface”為題的綜述，總結(jié)了石墨炔電極界面在電化學能源存儲與轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用進展。

石墨炔是由我國科學家李玉良院士團隊首次人工合成的二維碳同素異形體，是具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的新型碳材料，在國際和國內(nèi)產(chǎn)生了重要的影響。二維石墨炔在結(jié)構(gòu)設(shè)計和合成制備方面具有獨特優(yōu)勢，書寫了先進碳材料的合成和應(yīng)用的新篇章。

由于石墨炔豐富的炔鍵與孔洞結(jié)構(gòu)帶來了諸多新穎的物理和化學性質(zhì)（半導體性質(zhì)、穩(wěn)定性、活性和選擇性輸運等），其已經(jīng)在諸多領(lǐng)域中取得了原創(chuàng)性成果，包括在生物傳感、催化、電存儲、太陽能電池和人工智能器件等研究領(lǐng)域取得許多新進展。近年來，二維石墨炔研究已經(jīng)成為廣受關(guān)注的前沿研究熱點。

圖1. 石墨炔在電化學能源存儲和轉(zhuǎn)化器件電極界面中的應(yīng)用

在電化學能源存儲和轉(zhuǎn)化器件中，電極界面是器件中的關(guān)鍵組成部分之一，影響著電極活性位點、界面電子離子傳導、反應(yīng)物質(zhì)傳輸和轉(zhuǎn)移、界面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電化學反應(yīng)能壘等諸多因素，關(guān)系著電化學器件的性能，是近年的研究熱點領(lǐng)域。石墨炔的新結(jié)構(gòu)特征將極大的豐富電化學界面結(jié)構(gòu)和功能，并為精準的設(shè)計、調(diào)節(jié)和控制電極界面功能創(chuàng)造有利條件。近年來，在石墨炔電化學電極界面領(lǐng)域已經(jīng)產(chǎn)生了很多新的科學概念，發(fā)現(xiàn)了新的作用機理，解決了電化學能源存儲和轉(zhuǎn)化器件電極界面的關(guān)鍵科學問題，器件性能得到顯著提升，展現(xiàn)了石墨炔巨大的應(yīng)用前景。

本綜述首先是介紹了二維石墨炔碳材料在電化學電極界面應(yīng)用中所具有的獨特優(yōu)勢，其次是介紹了石墨炔電極界面在電化學能源存儲和轉(zhuǎn)化中的研究進展。在電化學能源存儲中系統(tǒng)介紹了石墨炔電極界面保護機理、界面保護方法和界面保護場景；在電化學能源轉(zhuǎn)化方面則系統(tǒng)介紹了石墨炔基新電極界面催化劑在電解水、氮還原、二氧化碳還原和氧還原等熱點研究領(lǐng)域的創(chuàng)新性基礎(chǔ)研究。最后，結(jié)合石墨炔以上研究基礎(chǔ)，作者進一步展望了發(fā)展高性能石墨炔電極界面應(yīng)用所面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)和機遇。

審核編輯 ：李倩