涉及可控催化的电化学能源转换和存储技术提供了一种可持续的方式以解决可再生能源的间歇性问题及进行环境友好的化学品、燃料生产。该技术的核心是开发具有高活性、高选择性、长期稳定性和低成本的高效电催化剂,而其中二维(2D)碳材料是电催化化学发展的有力推动者。本文中,作者综述了新兴发展的用于电催化的2D碳材料,主要集中于阐述通过热缩合对活性结构进行精准工程化调控策略,并对不同类型活性组分的设计、合成及机制研究工作进行了总结。值得注意的是,所有合成2D碳材料的方式也提供了特定的电催化性能;此外,还对有利于2D结构生长的特殊机制及其对材料功能的影响进行了分析。尤其,突出阐明了2D非金属电催化剂中特定杂原子/缺陷与催化性能的构效关系。最后,对2D碳材料在电催化实际应用中面临的主要挑战和机遇进行了总结,旨在为未来获得理想的催化材料结构提供设计思路。
该综述以Emerging Two-Dimensional Carbonaceous Materials for Electrocatalytic Energy Conversions: Rational Design of Active Structures through High-Temperature Chemistry为题发表在ACS Nano。河南大学为第一署名单位,田志红教授为第一作者,同济大学张清然特聘研究员为通讯作者。本工作得到了国家自然科学基金委、河南大学和德国马克斯-普朗克学会等的大力支持。
论文链接:https://doi.org/10.1021/acsnano.3c12198