石墨炔电极界面在电化学能源存储与转化中的应用进展

近日，Nano Research Energy青年编委、中国科学院化学研究所左自成教授课题组发表了以“Advanced Electrochemical Energy Storage and Conversion on Graphdiyne Interface”为题的综述，总结了石墨炔电极界面在电化学能源存储与转化中的应用进展。

石墨炔是由我国科学家李玉良院士团队首次人工合成的二维碳同素异形体，是具有中国自主知识产权的新型碳材料，在国际和国内产生了重要的影响。二维石墨炔在结构设计和合成制备方面具有独特优势，书写了先进碳材料的合成和应用的新篇章。

由于石墨炔丰富的炔键与孔洞结构带来了诸多新颖的物理和化学性质（半导体性质、稳定性、活性和选择性输运等），其已经在诸多领域中取得了原创性成果，包括在生物传感、催化、电存储、太阳能电池和人工智能器件等研究领域取得许多新进展。近年来，二维石墨炔研究已经成为广受关注的前沿研究热点。

图1. 石墨炔在电化学能源存储和转化器件电极界面中的应用

在电化学能源存储和转化器件中，电极界面是器件中的关键组成部分之一，影响着电极活性位点、界面电子离子传导、反应物质传输和转移、界面结构稳定性和电化学反应能垒等诸多因素，关系着电化学器件的性能，是近年的研究热点领域。石墨炔的新结构特征将极大的丰富电化学界面结构和功能，并为精准的设计、调节和控制电极界面功能创造有利条件。近年来，在石墨炔电化学电极界面领域已经产生了很多新的科学概念，发现了新的作用机理，解决了电化学能源存储和转化器件电极界面的关键科学问题，器件性能得到显著提升，展现了石墨炔巨大的应用前景。

本综述首先是介绍了二维石墨炔碳材料在电化学电极界面应用中所具有的独特优势，其次是介绍了石墨炔电极界面在电化学能源存储和转化中的研究进展。在电化学能源存储中系统介绍了石墨炔电极界面保护机理、界面保护方法和界面保护场景；在电化学能源转化方面则系统介绍了石墨炔基新电极界面催化剂在电解水、氮还原、二氧化碳还原和氧还原等热点研究领域的创新性基础研究。最后，结合石墨炔以上研究基础，作者进一步展望了发展高性能石墨炔电极界面应用所面临的关键挑战和机遇。

审核编辑 ：李倩