AFM：碳基电催化剂中的缺陷工程：洞悉内在的碳缺陷

newbee

2020-04-04

功能化碳纳米材料作为可再生能源系统的重要选择，凭借其性能优势，被广泛用于各种电化学反应中。结构中不可避免的缺陷位点极大地影响了碳纳米材料的理化特性，因此缺陷工程近来已成为碳基电催化剂的重要研究方向。由于表面电荷状态的改变，中间体的吸附自由能的变化以及带隙的减小，碳缺陷位点可以直接充当活性位点。此外，固有缺陷与杂原子掺杂之间的协同作用可进一步优化电子结构和吸附/解吸行为，使碳基催化剂在电催化方面可与商业贵金属催化剂媲美。基于此，武汉理工大学木士春教授等人发表综述系统地总结了固有碳缺陷涉及的催化中心的常见构型，构造策略，构效关系以及表征方法。这种由内在缺陷引起的活性的催化机理，可以为高效的碳基电催化剂的设计和构建提供必要的指导。

本文要点：

1） 由于其可控的组成和结构，出色的电导率和化学稳定性，可以在碳骨架内构建丰富的催化活性位，使其具有良好的电化学反应性，并成为未来清洁能源的最重要选择之一。

2） 缺陷工程是改变碳骨架表面化学状态的有效手段，因此可以提高电化学反应性。具体而言，内在的碳缺陷既可以直接用作有效的活性中心，也可以与杂原子掺杂剂/金属物种共同构建更多的活性协同位点。

3） 通过改变活性位点上的电子结构并利用其局部电荷再分布来优化碳构架内的电荷状态，产生大量潜在的活性中心并促进与气体有关的动力学过程，来促进电催化活性。

Jiawei Zhu, et al. Defect Engineering in the Carbon‐Based Electrocatalysts: Insight into the Intrinsic Carbon Defects, Adv. Funct. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adfm.202001097

https://doi.org/10.1002/adfm.202001097