二维纳米材料的结构调控在储能和催化领域的应用

近年来，材料学领域对于二维材料的研究达到了前所未有的热度和高度。基于新颖的物理化学性质和广阔的应用前景，人们对这类材料的探索仍将持续引领该领域。在发现新型二维材料和探索其特征的同时，如何实现可预测范围内合理调控材料的性质更是引起人们强烈的兴趣。在纳米尺度范围内，通过控制结构或设计合成特定的形貌，这些二维材料可以按需求赋予一定的特性，从而满足特定的要求。最新的研究进展表明，这类结构调控的策略可以克服目前材料的本征局限性，有望将目前各个能源相关的装置性能提升到一个新的层次。在原本结构的基础上进行本征或外在的改变，不同形式的结构调控策略可以分成不同的类别。这些方法虽然可以应用于多种材料体系，通过各式各样的合成路径来实现，但其通常可以共享一些特定的机制，从而使这些调控策略在特定的环境下起作用。深入理解和总结这类机制至关重要，由此可作为理论基础对结构优化和性能提升提供进一步的指导。

最近，美国德州大学奥斯汀分校的余桂华教授（点击查看介绍）领导的研究团队受邀于Advanced Materials 发表题为“Structural Engineering of 2D Nanomaterials for Energy Storage and Catalysis”的进展报告，对以上研究方向的最新进展做出了总结和展望。该报告从经典的材料科学四面体入手，阐明了结构调控，尤其是在纳米领域对材料性能至关重要的作用。纵观近几年的文献，二维纳米材料虽然是新生事物，但其结构控制仍然可以从传统材料工程概念中汲取经验，从而实现利用掺杂、相变、缺陷等手段来调控性质。更有趣的是，鉴于二维材料自身的结构特性，人们以此为基础发展出一些独特的方法，例如形成二维异质结构和多孔二维框架以及层间结构调控。为了阐明一个策略的工作原理以及证明不同策略之间的普适性，作者以设计理念-结构表征-应用性能为布局列举了上述结构调控方法在储能和催化两大能源领域中的实践，并在最后对该方向未来会面对的机遇和挑战提出了独特的见解。这一论文近期以Progress Report的形式发表在Advanced Materials 上。

该论文作者为：Yue Zhu, Lele Peng, Zhiwei Fang, Chunshuang Yan, Xiao Zhang, Guihua Yu

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Structural Engineering of 2D Nanomaterials for Energy Storage and Catalysis

Adv. Mater., 2018, DOI: 10.1002/adma.201706347

导师介绍

余桂华

http://www.x-mol.com/university/faculty/37838