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 據(jù)悉，中科院院士李玉良及其團隊梳理了近年來石墨炔在電化學(xué)等領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題和創(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)鍵問題。

比如，利用石墨炔實現(xiàn)零價金屬原子的錨定，解決了傳統(tǒng)載體上作為團簇存在的單原子催化劑易遷移、聚集和電荷轉(zhuǎn)移不穩(wěn)定等問題。石墨炔錨定的零價貴金屬原子催化劑，在催化活性位點、面積等方面均有顯著改善。

石墨炔可控摻雜氮原子產(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)，可實現(xiàn)電能到機械能的高效轉(zhuǎn)化，創(chuàng)造出迄今為止最接近哺乳動物生物肌肉能量密度的材料，為人工智能開啟了新方向。

文章還指出了電化學(xué)能源體系實際應(yīng)用的瓶頸問題，并且分析了石墨炔在該領(lǐng)域的天然優(yōu)勢：任意基底下的原位生長、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)定性等帶來了新的可能。