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國產(chǎn)碳能源新刊《Carbon Energy》，今年首個IF預(yù)計超8.0

來源：測試GO 時間：2022-08-09 09:49:35 瀏覽：2167次

Carbon Energy是由溫州大學(xué)和Wiley聯(lián)合創(chuàng)辦的開放獲取旗艦期刊，面向材料、化學(xué)、環(huán)境、物理及交叉學(xué)科，重點關(guān)注碳、碳減排、清潔能源等前沿領(lǐng)域，旨在及時報道國際上關(guān)于碳材料和能源領(lǐng)域的最新科研成果和動態(tài)。

該期刊由英國皇家化學(xué)會會士、百千萬工程國家級人選王舜教授擔(dān)任主編（圖1），美國俄勒岡州立大學(xué)紀(jì)秀磊教授、韓國延世大學(xué)Jong Hyeok Park教授、加拿大溫莎大學(xué)王繼昌教授、新加坡南洋理工大學(xué)王昕教授、天津大學(xué)鐘澄教授、德國柏林洪堡大學(xué)Nicola Pinna教授和河南師范大學(xué)白正宇教授擔(dān)任副主編，來自國內(nèi)外14位院士、18位頂級學(xué)者擔(dān)任顧問編委。

圖1 Carbon Energy期刊主編

Carbon Energy立志成為未來“碳時代”高影響力的學(xué)術(shù)旗艦期刊，秉承Wiley嚴(yán)謹(jǐn)?shù)霓k刊原則，執(zhí)行嚴(yán)格公正的同行評議，以高學(xué)術(shù)質(zhì)量作為標(biāo)準(zhǔn)，出版前沿科學(xué)論文。自2019年創(chuàng)刊以來，期刊已入選中國科技期刊卓越行動計劃-“高起點新刊”（2019年），并獲批國內(nèi)公開發(fā)行CN號（2020年），先后被DOAJ、CAS、ESCI、Scopus、Inspec和SCIE國際數(shù)據(jù)庫收錄。Carbon Energy的國際影響力正在快速提升，期刊的發(fā)展進(jìn)入新征程，并將于今年夏天迎來創(chuàng)刊后首個影響因子（預(yù)計超過8.0）。

Carbon Energy收錄的文章類型包括Highlights、Review和Minireview、Research和Profile等。具體的投稿范圍包括但不限于：新型碳材料；光催化、電催化；能源儲存與轉(zhuǎn)化：電池、超級電容器、燃料電池、太陽能電池；能源相關(guān)有機(jī)材料和低維納米材料；碳減排，如二氧化碳儲存和轉(zhuǎn)化、熱電技術(shù)；光電合成等。

下面我們就來看一下，Carbon Energy在過去這一年發(fā)表的文章里，引用量top 6的都涉及哪些前沿領(lǐng)域，又開創(chuàng)了怎樣的科學(xué)熱點（數(shù)據(jù)來源于web of science學(xué)術(shù)網(wǎng)站）。

引用量TOP6文章解讀

金屬有機(jī)框架衍生的新型納米結(jié)構(gòu)電催化劑用于析氫反應(yīng)

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cey2.80

在全球能源安全和可持續(xù)發(fā)展技術(shù)的推動下，尋找高效的清潔能源并存儲成為當(dāng)務(wù)之急。電解水是生產(chǎn)清潔能源-氫氣的最有效途徑之一，但陽極的產(chǎn)氧反應(yīng)（OER）限制了電解水的效率，因此，必須采用高活性和高穩(wěn)定性的電催化劑克服動力學(xué)障礙，以促進(jìn)反應(yīng)動力學(xué)。

有鑒于此，韓國首爾大學(xué)Yuanzhe Piao教授課題組^[^1]回顧并討論了近年來MOFs衍生物作為OER催化劑的發(fā)展和應(yīng)用。作者結(jié)合實例，將MOFs衍生物催化劑分為兩類加以介紹：單金屬M(fèi)OFs和多金屬M(fèi)OFs。隨后，作者總結(jié)了用于電催化的MOFs衍生材料的形貌、組成和基本特征以及它們的設(shè)計和合成策略。最后，討論了MOFs衍生材料在OER電催化中的未來應(yīng)用所面臨的挑戰(zhàn)和前景。

圖2 MOFs基電催化劑的合成策略及概述

碳基材料用于全固態(tài)鋅空氣電池

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cey2.88

近幾年，可穿戴電子產(chǎn)品逐漸風(fēng)靡全球，與之匹配的柔性可穿戴儲能器件也迅速成為研究熱點。與水系鋅空氣電池相比，固態(tài)鋅空氣電池具有安全，低成本等優(yōu)勢，同時又具備更好的機(jī)械強(qiáng)度，不容易出現(xiàn)電解液泄露、短路等問題。然而，目前固態(tài)鋅空氣電池商業(yè)化仍然面臨著兩大難題：能量轉(zhuǎn)換效率較低，以及電池壽命較短。

有鑒于此，廣東工業(yè)大學(xué)芮先宏教授和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)余彥教授團(tuán)隊^[^2]系統(tǒng)闡述了目前固態(tài)鋅空氣電池面臨的挑戰(zhàn)，以及碳基材料作為長效高活性催化電極的優(yōu)勢，并進(jìn)一步對幾種代表性碳基材料（如金屬有機(jī)框架材料衍生物、單原子催化劑、石墨烯、碳納米管、離子摻雜的碳材料、碳與氧化物/硫化物的復(fù)合物等）的性能與改性策略進(jìn)行了詳細(xì)探討。最后。作者對固態(tài)鋅空氣電池的未來研究進(jìn)行了詳細(xì)的展望。

圖3 用于全固態(tài)鋅空氣電池的碳基材料種類

通過電子調(diào)制和界面工程改善靜電紡絲納米電催化劑用于水分解

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cey2.85

當(dāng)前，化石燃料的枯竭以及隨之相關(guān)的環(huán)境污染已成為人類社會所面臨的嚴(yán)重問題。因此，發(fā)展清潔、可持續(xù)的可替代能源設(shè)備越來越受到廣泛關(guān)注。其中，水分解電解槽是最有效的能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)之一，它能將電能轉(zhuǎn)化為清潔的氫能源。然而，在實際應(yīng)用中，電催化分解水的過程通常需要較大的超電勢（超電勢是電極電位與原始平衡電極電位之間的偏差值）。為了降低析氫反應(yīng)（HER）和析氧反應(yīng)（OER）過程中的超電勢，對高效電催化劑的需求迫在眉睫。

有鑒于此，吉林大學(xué)盧曉峰課題組^[^3]聚焦于靜電紡絲材料的電子調(diào)制和界面設(shè)計在分解水中的應(yīng)用。作者首先簡要介紹了用于水分解反應(yīng)的電催化劑設(shè)計理念。隨后討論了用于調(diào)節(jié)HER、OER和全解水性能的兩種策略，即電子調(diào)制和界面設(shè)計。重點介紹了靜電紡絲納米材料-基HER、OER和全解水電催化劑在電子和界面作用方面的最新進(jìn)展。最后，提出了該發(fā)展領(lǐng)域中存在的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展方向，為靜電紡絲納米材料基電催化劑的實際應(yīng)用帶來了光明前景。

圖4 不同類型的靜電紡絲納米材料電催化劑用于分解水

鹵化物增強(qiáng)的電解液實現(xiàn)高可逆的無枝晶鋅金屬負(fù)極

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cey2.70

水系鋅金屬電池因具有安全、低成本以及高容量的特點而備受科研工作者的關(guān)注，但是鋅金屬負(fù)極所面臨的沉積效率低和易產(chǎn)生枝晶的兩個瓶頸仍然未能得到很好的解決。因此，如何在實際應(yīng)用水平上提高鋅負(fù)極沉積效率并抑制鋅枝晶對于推動可充電水系鋅金屬電池的工業(yè)化應(yīng)用具有重大意義。

有鑒于此，俄勒岡州立大學(xué)紀(jì)秀磊教授、方翀教授以及加州大學(xué)河濱分校P. Alex Greaney教授與陜西師范大學(xué)蔣加興教授等人^[^4]通過在30 m ZnCl₂電解液中加入一定量的LiCl作為添加劑，有效提高了鋅負(fù)極沉積效率并且抑制了循環(huán)過程中鋅負(fù)極表面枝晶的形成。作者還以五氧化二釩和商業(yè)化的錳酸鋰作為正極匹配有限量的鋅負(fù)極組裝成全電池，研究表明LiCl的加入有效提升了全電池的壽命。該高濃度的ZnCl₂/LiCl水溶液電解液的開發(fā)對于實現(xiàn)高效、安全、低成本的大規(guī)模儲能技術(shù)具有十分重要的推動意義。

圖5 鋅金屬負(fù)極的電化學(xué)穩(wěn)定性

分級多孔氮、氧和磷三元共摻雜空心生物質(zhì)碳球用于高效鉀離子存儲

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cey2.157

有限的鋰資源推動了對新型電池技術(shù)的探索，其中，鉀離子電池 (PIBs) 被認(rèn)為是鋰離子電池 (LIBs) 的一大替代者。與LIBs相比，PIBs具有許多吸引人的優(yōu)勢，包括豐富的鉀資源、低成本和合適的氧化還原電位。目前用于PIBs的碳陽極的容量相對較低（約300 mA h g^-1），亟需進(jìn)一步改進(jìn)以滿足高能量密度的要求。

有鑒于此，成都大學(xué)姚衛(wèi)棠教授團(tuán)隊^[^5]提出了一種N，O，P三元摻雜的空心生物質(zhì)碳球（NOP-PB）作為鉀離子電池負(fù)極的設(shè)計。通過理論計算和實驗對摻雜改性機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)研究，作者認(rèn)為N、O和P雜原子的引入提供了足夠的缺陷和活性中心，增加了材料對鉀的吸附能，促進(jìn)了反應(yīng)動力學(xué)。當(dāng)作為PIBs負(fù)極材料時，擁有最佳配比的NOP-PB-2材料表現(xiàn)出超長循環(huán)穩(wěn)定性和優(yōu)良的倍率性能。這項工作為低成本、大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的鉀離子電池負(fù)極提供了借鑒。

圖6 NOP-PB的制備流程圖

FeNi合金/氮化物納米晶體分散在生物質(zhì)衍生的碳上用于可充電鋅空氣電池

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cey2.52

可充電式鋅空氣電池因其高能量密度、高安全性、環(huán)境友好和低成本等優(yōu)點，有望成為新一代儲能器件。但可充電式鋅空氣電池的實際應(yīng)用需要低成本、高效且穩(wěn)定的氧還原反應(yīng)（ORR）和氧析出（OER）雙功能催化劑。然而，在電化學(xué)反應(yīng)過程中，尤其是OER的強(qiáng)氧化環(huán)境對催化材料造成不可逆的結(jié)構(gòu)改變（例如碳腐蝕、氧化作用）將導(dǎo)致催化劑活性組分的損失或團(tuán)聚，降低其催化活性和穩(wěn)定性。因此，設(shè)計構(gòu)建高活性、高穩(wěn)定性的雙功能催化劑是實現(xiàn)高性能空氣電極，進(jìn)而大幅度提高可充式鋅空氣電池器件性能的關(guān)鍵。

有鑒于此，加拿大國立科學(xué)院能源材料所的孫書會教授團(tuán)隊^[^6]利用生物質(zhì)纖維素作為碳源、三聚氰胺作為氮源、鐵鹽和鎳鹽作為金屬源，通過簡單的無模板法設(shè)計了一種類石墨烯碳層（石墨烯鎧甲）包覆的雙金屬FeNi合金/氮化物金屬納米顆粒高度分散到多孔碳基底上的復(fù)合材料（Fe_xNi_yN@C/NC）。Fe_xNi_yN@C/NC作為高性能雙功能氧催化劑應(yīng)用于可充電式鋅空氣電池時，獲得了高功率密度（~350 mW cm^-2）和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性（400 h）。該工作為開發(fā)性能優(yōu)異的復(fù)合雙功能電催化劑提供了新的設(shè)計思路。

圖7 Fe_xNi_yN@C/NC催化劑的合成示意圖、表面形貌及結(jié)構(gòu)表征

參考文獻(xiàn)

[1] Xinyu Qin, Dongwon Kim, Yuanzhe Piao, et al. Metal‐organic frameworks‐derived novel nanostructured electrocatalysts for oxygen evolution reaction. Carbon Energy. 2021;3:66-100. DOI: 10.1002/cey2.80.

[2] Dan Yang, Dong Chen, Yu Jiang, et al. Carbon‐based materials for all‐solid‐state zinc-air batteries. Carbon Energy. 2021;3:50-65. DOI: 10.1002/cey2.88.

[3] Wei Song, Meixuan Li, Ce Wang, et al. Electronic modulation and interface engineering of electrospun nanomaterials‐based electrocatalysts toward water splitting. Carbon Energy. 2021;3:101-128. DOI: 10.1002/cey2.85.

[4] Chong Zhang, Woochul Shin, Liangdong Zhu, et al. The electrolyte comprising more robust water and superhalides transforms Zn‐metal anode reversibly and dendrite‐free. Carbon Energy. 2021;3:339-348. DOI: 10.1002/cey2.70.

[5] Mengmeng Yang, Qingquan Kong, Wei Feng, et al. Hierarchical porous nitrogen, oxygen, and phosphorus ternary doped hollow biomass carbon spheres for high‐speed and long‐life potassium storage. Carbon Energy. 2021;4:45-59. DOI: 10.1002/cey2.157.

[6] Mingjie Wu, Gaixia Zhang, Yongfeng Hu, et al. Graphitic‐shell encapsulated FeNi alloy/nitride nanocrystals on biomass‐derived N‐doped carbon as an efficient electrocatalyst for rechargeable Zn‐air battery. Carbon Energy. 2021;3:176-187. DOI: 10.1002/cey2.52.

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