| 新聞直報(bào)員供求信息會(huì)員 |
|
【引言】 石墨炔(Graphdiyne, GDY)是一種新型的單原子層厚度的二維碳材料，其獨(dú)特的sp和sp2共雜化帶來的豐富的碳化學(xué)鍵、天然孔洞結(jié)構(gòu)以及表面電荷分布不均勻性引發(fā)了許多奇特的性質(zhì)，引起了科學(xué)界和工業(yè)界的極大興趣。基于石墨炔的可控生長可以獲得不同形貌的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，如納米線、納米管陣列、納米片和有序條紋陣列等。近年來，石墨炔的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)使其在能源、催化、光電轉(zhuǎn)換、生命科學(xué)及微電子學(xué)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)研究表現(xiàn)出巨大的潛力，并取得了引發(fā)新能源業(yè)界矚目的成果。 【成果簡介】 近日，中科院化學(xué)所李玉良院士（通訊作者）在Advanced Materials上發(fā)表了題為“Graphdiyne and its Assembly Architectures: Synthesis, Functionalization, and Applications”的綜述。在該綜述中，首先深刻分析了石墨炔的本征性質(zhì)，全面介紹石墨炔及石墨炔納米結(jié)構(gòu)可控制備最新進(jìn)展，然后系統(tǒng)總結(jié)了石墨炔在催化、光電、能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換、生命科學(xué)、環(huán)境等領(lǐng)域的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究取得的進(jìn)展，并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用中關(guān)鍵性問題提出石墨炔新型電化學(xué)界面，為解決電化學(xué)能源轉(zhuǎn)換器件中諸多關(guān)鍵科學(xué)問題帶來新的認(rèn)識(shí)，最后作者還討論了石墨炔的未來發(fā)展方向。 【圖文導(dǎo)讀】 圖1 可控合成不同形貌石墨炔
(a) 表面生長過程的示意圖； (b) 轉(zhuǎn)移到SiO2/Si襯底上原位生長薄膜的OM圖像； (c) 轉(zhuǎn)移到SiO2/Si襯底上薄膜的AFM圖像； (d) 納米片的低倍和高分辨率TEM圖像； (e) 納米片的實(shí)驗(yàn)SAED圖案； (f) 具有AA堆疊模式的GDY模型以及對(duì)應(yīng)堆疊模型的模擬SAED模式； (g) 具有AB堆疊模式的GDY模型以及對(duì)應(yīng)堆疊模型的模擬SAED模式； (h) 具有ABC堆疊模式的GDY模型以及對(duì)應(yīng)堆疊模型的模擬SAED模式； (i) GDNWs的TEM圖像； (j) GDYNT的頂視圖； (k) GDYNT的側(cè)視圖； (l) GDY帶的SEM圖像； (m) GDY納米鏈的SEM圖像； (n) Cu基底上GDY納米壁的頂視SEM圖像。 圖2 石墨炔零價(jià)原子催化劑
(a) 合成原子催化劑的方法； (b) Ni/GDY的HAADF-STEM圖像； (c) Fe/GDY的HAADF-STEM圖像； (d) Ni/GD和Ni箔在Ni K-edge的非原位EXAFS光譜； (e) Fe/GDY and Fe箔在Fe K-edge的非原位EXAFS光譜； (f) Ni-on-GDY上真實(shí)空間HOMO和LUMO等高線圖； (g) H的化學(xué)吸附能與自由能曲線（ΔG）的關(guān)系。 圖3 高活性高穩(wěn)定性石墨炔基電解水催化劑
(a) eGDY/MDS的低倍放大SEM圖像； (b) eGDY/MDS的高倍放大SEM圖像； (c) eGDY/MDS的態(tài)密度圖； (d) MDS（藍(lán)線）和eGDY（紫色虛線）的態(tài)密度圖； (e) eGDY/MDS的電荷密度差異圖：俯視圖； (f) eGDY/MDS的電荷密度差異圖：側(cè)視圖； (g) 在1.0 M KOH中獲得的樣品的極化曲線； (h) 在0.5 M H2SO4中獲得的樣品的極化曲線； (i) 催化劑的瞬態(tài)光電流響應(yīng)； (j) FeCH@GDY/NF的SEM圖像； (k) FeCH@GDY/NF的高分辨率TEM圖像； (l) 在OER測(cè)試前后記錄的FeCH@GDY/NF和FeCH/NF的LSV曲線； (m) 在循環(huán)測(cè)試前后記錄的FeCH@GDY/NF和FeCH/NF的LSV曲線。 圖4 高活性高穩(wěn)定性石墨炔在光電解水催化劑
(a) PEC裝置中GDY/BiVO4光陽極的示意圖以及在界面處光生激子的遷移； (b) 所制備GDY/BiVO4的SEM圖像； (c) 所制備GDY/BiVO4的TEM圖像； (d) 在Xe燈照射（實(shí)線）和黑暗（虛線）條件下，BiVO4和GDY/BiVO4光陽極的電流-電壓曲線； (e) 在4小時(shí)試驗(yàn)中BiVO4和GDY/BiVO4光陽極的J-t曲線； (f) BiVO4和GDY/BiVO4薄膜的光致發(fā)光曲線； (g) BiVO4和GDY/BiVO4光陽極的空穴注入產(chǎn)率； (h) 在3D GDY納米片陣列上構(gòu)建2D/2D石墨碳氮化物/GDY異質(zhì)結(jié)的示意圖； (i) g-C3N4/GDY的SEM圖像； (j) g-C3N4/GDY的TEM圖像； (k) 在黑暗和輻射條件下g-C3N4/GDY光陰極的OCP響應(yīng)； (l) 光照下測(cè)定g-C3N4和g-C3N4/GDY光電陰極的電化學(xué)阻抗譜； (m) g-C3N4和g-C3N4/GDY光陰極的Bode相圖； (n) 在暗和光條件下測(cè)量的不同光電陰極的線性掃描伏安法掃描結(jié)果。 圖5 高效石墨炔基有機(jī)反應(yīng)催化劑
(a) GDY上穩(wěn)定Pt NPs的示意圖； (b) Pt-GDY的TEM圖像； (c) Pt-GDY的HRTEM圖像； (d) 2-氧代-4-苯基丁酸乙酯（EOPB）的氫化示意圖。； (e) EOPB在Pt-C和Pt-GDY催化劑上轉(zhuǎn)化的比較； (f) 溫度對(duì)EOPB轉(zhuǎn)化率的影響； (g) EOPB濃度對(duì)其轉(zhuǎn)化率的影響； (h) 轉(zhuǎn)換率與循環(huán)次數(shù)的關(guān)系； (i) 使用Pt-GDY作為催化劑，對(duì)不同的酮和醛進(jìn)行氫化； (j) 提出的醛和酮?dú)浠上鄳?yīng)的醇或二芐醚的催化機(jī)理。 圖6 石墨炔在鋰離子電池領(lǐng)域的應(yīng)用
(a) GDY在CuNW紙上生長的示意圖； (b) 比容量的變化以及GDY1和GDY2在5 Ag-1處的長期穩(wěn)定性； (c) 提出的高倍率性能機(jī)制； (d) 左圖：PY-GDY和PM-GDY可能的合成途徑；右圖：照片顯示人手上的可穿戴軟包電池可以點(diǎn)亮LED燈； (e) 在500 mA g-1電流以及0.005和3 V電壓范圍條件下，PY-GDY基電極的恒電流充電/放電曲線； (f) 在500 mA g-1電流以及0.005和3 V電壓范圍條件下，PM-GDY基電極的恒電流充電/放電曲線； (g) PY-GDY基電極對(duì)LIB的速率性能； (h) PM-GDY基電極對(duì)LIB的速率性能。 圖7 石墨炔衍生物在鋰離子電池領(lǐng)域的應(yīng)用
(a) 四種優(yōu)化的Li+C28Cl6（A1-A4）配合物和2Li+C28Cl6（B1）的幾何結(jié)構(gòu)和形成能量； (b, c) Cl-GDY中可能的Li儲(chǔ)存位點(diǎn)； (d) LIB電極的倍率性能； (e) Cl-GDY電極在50 mAg-1的電流密度下的充放電曲線； (f) 柔性電極在200 mAg-1的電流密度下的循環(huán)性能； (g) 柔性電極在2 Ag-1的電流密度下的循環(huán)性能； (h) HsGDY的合成示意圖； (i) Li存儲(chǔ)機(jī)制（左）和由HsGDY（右）制成的可彎曲透明LIB； (j) 在0.1 Ag-1的電流密度下HsGDY基電極的充電-放電曲線； (k) 柔性LIB的倍率性能； (l) 柔性電極在0.1 Ag-1的電流密度下的循環(huán)性能； (m) 柔性電極在1 Ag-1的電流密度下的循環(huán)性能。 圖8 石墨炔在太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用
(a) PCBSD和石墨炔的分子結(jié)構(gòu)以及由于它們之間的π-π堆疊相互作用而在堆疊C-PCBSD膜上的面的示意圖； (b) 鈣鈦礦平面異質(zhì)結(jié)太陽能電池的器件結(jié)構(gòu)； (c) 具有C-PCBSD:GD基 ETL的典型鈣鈦礦器件的橫截面SEM圖像； (d) 在AM 1.5 G（100 mW cm-2）照度下和黑暗中的冠軍器件的J-V曲線； (e) TiO2/C-PCBSD:GD基器件在0.92 V條件下最大功率點(diǎn)的最大穩(wěn)態(tài)光電流輸出及其相應(yīng)的功率輸出； (f) 在室溫下在大氣（黑暗）中評(píng)估的TiO2和TiO2/C-PCBSD:GD基PSCs的歸一化PCE值與時(shí)間的關(guān)系； (g) p-i-n器件的架構(gòu)； (h) 基于PCBM(GDY)/ZnO(GDY)的器件的光電流和暗電流； (i) PCBM/ZnO和CBM(GD)/ ZnO(GD)作為ETL的穩(wěn)定性測(cè)試。 圖9 石墨炔在電化學(xué)驅(qū)動(dòng)器中的應(yīng)用
相關(guān)新聞
主辦單位：山東省化工情報(bào)信息協(xié)會(huì)
山東省濟(jì)南市文化東路80號(hào)郵編：250014電話：0531—86399950、86399980、86399990傳真：0531—86399186 山東化工網(wǎng)在線交流： Copyright(C)山東省化工情報(bào)信息協(xié)會(huì) 版權(quán)所有 備案號(hào)：魯ICP備2021036540號(hào)
|
魯公網(wǎng)安備 37010202001033號(hào)