鋰硫電池(LSB)是實現(xiàn)低成本、高能量密度電池的一個有吸引力的選項。然而，活性材料的絕緣特性、穿梭效應(yīng)和緩慢的氧化還原動力學(xué)導(dǎo)致了嚴(yán)重的容量衰減和低速率能力。人們已經(jīng)嘗試了多模態(tài)方法來解決這些問題，并將循環(huán)穩(wěn)定性和能量密度推向更高的水平。近年來，利用催化材料加速氧化還原動力學(xué)被認(rèn)為是實現(xiàn)高性能LSB的重要途徑。

韓國Jinwoo Lee課題組在這篇綜述中，對LSB催化材料設(shè)計的進(jìn)展進(jìn)行了深入的總結(jié)，并對其催化活性及機制進(jìn)行了總結(jié)。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201902413

雜多酸(HPA)是一種獨特的材料，具有很高的酸度和質(zhì)子導(dǎo)電性。然而，它們的低比表面積和在極性溶劑中的高溶解度使它們不適合催化或能源應(yīng)用。這些問題可以通過在HPA中創(chuàng)造納米孔來克服。

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mPTA納米結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)球形，比表面積為93m²?/ g，孔徑為4nm。mPTA的一個獨特特征是其高熱穩(wěn)定性（約450℃）和在碳酸亞乙酯/碳酸二乙酯（EC / DEC）的有機電解質(zhì)中不溶解，這對鋰離子電池是有益的。優(yōu)化后的mPTA在0.1 A /g時提供872mAh/g的可逆容量，即使在鋰離子電池(LIBs)循環(huán)100次之后也是如此。

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該合成策略可用于制備不同多孔結(jié)構(gòu)的HPA，可用于催化和能源應(yīng)用。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201901224

在導(dǎo)電基底上直接生長電催化劑是制備柔性鋅空氣電池(FZABs)空氣電極的一種新策略。然而，生長在導(dǎo)電基板上的電催化劑通常是無序的，并且密集地充滿了“禁區(qū)”，在這些“禁區(qū)”中，內(nèi)部的堵塞切斷了催化氧反應(yīng)的活性位點。

為了將“禁區(qū)”最小化，加拿大滑鐵盧大學(xué)陳中偉團(tuán)隊在泡沫鎳上構(gòu)建了一個有序的多維陣列，該陣列由一維碳納米管和二維碳納米粒組裝而成，納米粒表面裝飾有零維鈷納米顆粒(稱為MPZ‐CC@CNT)。當(dāng)MPZ‐CC@CNT直接用作FZAB的自支撐電極時，在電流密度為50ma cm^?2時，能量密度為946 Wh kg^?1的情況下，其在1800個周期(600 h)以上的邊際電壓衰減率為0.006 mV cycle^?1。

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電化學(xué)阻抗譜表明，最小的內(nèi)阻和電化學(xué)極化有利于三相（即氧氣，電解質(zhì)和催化劑）之間的閃蒸反應(yīng)物穿梭，這是由開放和有序的結(jié)構(gòu)提供的。這種先進(jìn)的電極設(shè)計為提高其他可充電電池系統(tǒng)的電化學(xué)性能提供了巨大的潛力。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201900911

儲能設(shè)備對超級電容器的需求越來越大?；钚蕴靠紫堵矢?、成本低，是極具發(fā)展前景的電極材料，已在超級電容器中應(yīng)用多年。然而，由于填料密度較低，導(dǎo)致其體積性能不理想，在需要高體積能量密度的情況下，這是阻礙其實際應(yīng)用的一大障礙。

受不規(guī)則石榴顆粒致密結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，天津大學(xué)楊全紅課題組報道了一種簡單而有效的方法，用石墨烯作為“果皮”將活性炭包裝成緊湊的石墨烯網(wǎng)絡(luò)。

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石墨烯網(wǎng)絡(luò)的毛細(xì)收縮通過微觀重排大大降低了活性炭顆粒之間的空隙，同時保留了其內(nèi)部孔隙度。因此，電極密度從0.41g cm^?3增加到0.76 g cm^?3。當(dāng)用作離子液體電解質(zhì)中超級電容器的無添加劑電極時，這種多孔而致密的電極可提供高達(dá)138 F cm^?3的體積電容，其重量和體積能量密度分別達(dá)到101 Wh kg^?1和77 Wh L^?1。

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這種石墨烯輔助致密化策略可以推廣到其他碳或非碳顆粒的致密化，用于需要高體積性能的能源設(shè)備。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201802355

非貴金屬單原子材料以其低成本、高反應(yīng)活性、高選擇性和高原子利用率在電催化領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。

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然而，單個原子的高表面能在制備和催化測量過程中會引起團(tuán)聚，對催化位點造成損傷。底物與單原子之間的強相互作用是防止單個金屬原子聚集的關(guān)鍵因素，可以通過調(diào)整催化劑的幾何結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)來優(yōu)化催化活性。

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氮摻雜多孔碳由于擁有多級次孔結(jié)構(gòu)，高比表面積和豐富缺陷，是作為單原子催化劑的理想載體，能夠協(xié)同提高非貴金屬單原子對氧還原反應(yīng)、析氧反應(yīng)、析氫反應(yīng)、二氧化碳還原反應(yīng)、氮還原反應(yīng)的電催化性能。

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本文總結(jié)了M (M = Co、Fe、Ni、Cu、Zn、Mo等)單原子在氮摻雜多孔碳上的可控合成、表征、理論計算及應(yīng)用。最后，總結(jié)了氮摻雜多孔碳負(fù)載非貴金屬單原子電催化劑的未來發(fā)展和面臨的挑戰(zhàn)。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smtd.201900159