Volume 6 Issue 8
云天收夏色，木叶动秋声。Carbon Energy 第六卷第八期上线：Research Article 18 篇、Review 2 篇 。本期内容包含了“电催化、新能源、电池材料、电容器、光催化、柔性热电原”等领域方向。编辑部对此进行了汇总，欢迎大家阅读、分享、下载。感谢编委会、作者、审稿人、读者以及社会各界人士对Carbon Energy 的大力支持！
§ 封面 §
封面文章辽宁大学刘学：MOF衍生的一维/三维氮掺杂多孔碳的空间限制效应促进电化学还原CO2为CO/H2比例可调合成气
MOF‐derived 1D/3D N‐doped porous carbon for spatially confined electrochemical CO2 reduction to adjustable syngas
§ 封底 §
封面文章吉林大学特塑中心朱轩伯团队：渗透性和选择性协同增强的纳米流体膜用于盐差发电
Permeability and selectivity synergistically enhanced nanofluidic membrane for osmotic energy harvesting
文章汇总
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图文目录导读
1. Research Article
辽大刘学：MOF衍生的一维/三维氮掺杂多孔碳的空间限制效应促进电化学还原CO2为CO/H2比例可调合成气（点击题目阅读中文解读）
1.提供了一种简单、经济的方法制备了1D/3D NPC。
2.通过实验研究发现该材料的空间限制效应促进CO2RR生成CO/H2比例可调的合成气。
MOF-derived 1D/3D N-doped porous carbon for spatially confined electrochemical CO2 reduction to adjustable syngas
Wei Zhang, Hui Li, Daming Feng, Chenglin Wu, Chenghua Sun, Baohua Jia, Xue Liu*, Tianyi Ma*
CarbonEnergy. 2024; 6: e461.
https://doi.org/10.1002/cey2.461
2. Research Article
吉林大学特塑中心朱轩伯团队：渗透性和选择性协同增强的纳米流体膜用于盐差发电（点击题目阅读中文解读）
1.构建了二维的纳米限域离子通道，研究了二维纳米限域离子通道中的离子输运行为，并揭示了通道的孔径和电荷密度对离子输运的调控机制。
2.通过实验研究表明离子通道能够实现通道的渗透性和选择性的协同增强。
3.基于该策略，优化了膜的孔径以及电荷密度以实现了近十倍的输出功率提升。
Permeability and selectivity synergistically enhanced nanofluidic membrane for osmotic energy harvesting
Jundong Zhong, Tingting Xu, Hongyan Qi, Weibo Sun, Shuang Zhao, Zhe Zhao, Yirong Sun, Youliang Zhu, Jianxin Mu, Haibo Zhang, Xuanbo Zhu*, Zhenhua Jiang, Lei Jiang
Carbon Energy. 2024; 6: e458.
https://doi.org/10.1002/cey2.458
3. Research Article
河南师大白正宇：构建Cu0.17Mn0.03V2O5-□•2.16H2O正极实现室温/低温水系锌离子电池（点击题目阅读中文解读）
1.通过一步水热法将Cu2+、Mn2+双阳离子掺杂到层状氧化钒（V-O）的层间之中，发现Cu2+形成的[CuO6]八面体充当层间支柱稳定层状结构，使电极在充放电循环过程中发生较小的体积变化。
2.在室温环境下展现出了优异的电化学性能：较高的比容量、优秀的倍率性能、和长的循环稳定性；在-60℃的低温下也展现出超越大多数已报道正极材料的电化学性能。
3.通过原位和非原位等多种表征手段共同揭示了H+/Zn2+共嵌的储能机理。
Building stabilized Cu0.17Mn0.03V2O5−□·2.16H2O cathode enables an outstanding room-/low-temperature aqueous Zn-ion batteries
Ao Wang, Dai-Huo Liu*, Lin Yang, Fang Xu, Dan Luo, Haozhen Dou, Mengqin Song, Chunyan Xu, Beinuo Zhang, Jialin Zheng, Zhongwei Chen*, Zhengyu Bai*
Carbon Energy. 2024; 6: e512.
https://doi.org/10.1002/cey2.512
4. Research Article
中科院大连化物所吴忠帅&上海师大李辉：超高面能量密度和耐低温的3D打印MXene高压水系微型超级电容器（点击题目阅读详情）
1.研制了一种新型绿色经济的高浓度WiB凝胶电解液（18 mol kg−1 LiBr）。
2.制备了一种具有优异流变行为、高导电性且无添加剂的MXene墨水，用于3D打印可在多种基材上高效定制出MXene微电极。
Three-dimensional (3D)-printed MXene high-voltage aqueous micro-supercapacitors with ultrahigh areal energy density and low-temperature tolerance
Yuanyuan Zhu, Qingxiao Zhang, Jiaxin Ma, Pratteek Das, Liangzhu Zhang, Hanqing Liu, Sen Wang, Hui Li*, Zhong-Shuai Wu*
Carbon Energy. 2024; 6: e481.
https://doi.org/10.1002/cey2.481
5. Research Article
韩国高丽大学Soo Young Kim：单原子催化剂助力CO2高效电化学还原为CO（点击题目阅读中文解读）
1.制备了一种基于金属-有机框架（MOF）纳米片的单原子催化剂。
2.通过实验表明该催化剂显著提高了CO2电化学还原为CO的效率。
Crystallographically vacancy-induced MOF nanosheet as rational single-atom support for accelerating CO2 electroreduction to CO
Jin Hyuk Cho, Joonhee Ma, Chaehyeon Lee, Jin Wook Lim, Youngho Kim, Ho Yeon Jang, Jaehyun Kim, Myung-gi Seo, Youngheon Choi, Youn Jeong Jang, Sang Hyun Ahn, Ho Won Jang, Seoin Back*, Jong-Lam Lee*, Soo Young Kim*
CarbonEnergy. 2024; 6: e510.
https://doi.org/10.1002/cey2.510
6. Review
中山大学王毅&宋树芹综述：金纳米团簇的内核和配体在电催化中的结构-性能关系（点击题目阅读中文解读）
1.系统总结和梳理了金纳米团簇核和配体在电催化中的构效关系，并阐明了它们的潜在机制。
2.对指导高效电催化剂的合理设计和电催化反应的发展提出了挑战和展望。
Structure–performance relationship of Au nanoclusters in electrocatalysis: Metal core and ligand structure
Bowen Li, Lianmei Kang, Yongfeng Lun, Jinli Yu, Shuqin Song*, Yi Wang*
Carbon Energy. 2024; 6: e547.
https://doi.org/10.1002/cey2.547
7. Research Article
范冰冰&宋礼猛：用核壳结构来提高MXene的吸波能力（点击题目阅读中文解读）
1.制备了核壳结构的SiO2@MXene@MoS2纳米球（SiO2为核心，MXene为中间层，MoS2为外壳）。
2.该核壳结构不仅提供了大量电磁波能量的损耗机制，而且还有效阻止了MXene和MoS2纳米片的自聚集。
Enhancing electromagnetic wave absorption with core-shell structured SiO2@MXene@MoS2 nanospheres
Xuewen Jiang, Qian Wang, Limeng Song*, Hongxia Lu, Hongliang Xu, Gang Shao, Hailong Wang, Rui Zhang, Changan Wang, Bingbing Fan*
Carbon Energy. 2024; 6: e502.
https://doi.org/10.1002/cey2.502
8. Research Article
黄振&何方：原位透射电镜揭示NiFe2O4载氧体在化学链二氧化碳转化中晶格氧及金属离子的迁移扩散机理（点击题目阅读中文解读）
1.基于原位环境透射电镜（In-situ ETEM）研究了NiFe2O4中晶格氧迁移与转化路径。
2.研究过程中发现在还原终态载氧体表面形成了一层由晶格氧与金属阳离子（Fe）组成的稳定氧化层。
3.DFT理论计算证实了Fe-Ni合金的形成更有利于CO2的裂解，载氧体的金属原子迁移路径取决于晶格氧的释放-恢复速率。
Unraveling the atomic interdiffusion mechanism of NiFe2O4 oxygen carriers during chemical looping CO2 conversion
Da Song, Yan Lin, Shiwen Fang, Yang Li, Kun Zhao, Xinfei Chen, Zhen Huang*, Fang He*, Zengli Zhao, Hongyu Huang, Fanxing Li
Carbon Energy. 2024; 6: e493.
https://doi.org/10.1002/cey2.493
9. Research Article
南方科技大学王阳刚&顾均: 四吡啶大环配合物——模型单原子催化剂用于高效CO2电还原（点击题目阅读详解）
1.制备了一种具有电中性四吡啶大环配体，与金属Co配位后进一步制备成具有确定活性中心结构的单原子模型催化剂。
2.该电催化二氧化碳还原到一氧化碳的TOF值不仅比已报导的带负电的四吡啶大环配体Co配合物要高出一个数量级，还为研究M-N-C单原子催化剂构效关系提供了一种新的研究思路。
Metal–N4 model single-atom catalyst with electroneutral quadri-pyridine macrocyclic ligand for CO2 electroreduction
Jian-Zhao Peng, Yin-Long Li, Yao-Ti Cheng, Fu-Zhi Li, Bo Cao, Qing Wang, Xian Yue, Guo-Tao Lai, Yang-Gang Wang*, Jun Gu*
Carbon Energy. 2024; 6: e506.
https://doi.org/10.1002/cey2.506
10. Review
济南大学逯一中&广西师范大学陈卫&国科大温州研究院鞠剑综述：钴基纳米材料在电子结构和活性位点的构建对电催化析氧反应的研究进展（点击题目阅读详解）
1.总结了钴基催化剂在活性位点和电子结构的调节这两大方面对其提升析氧反应的性能的影响。
2.通过减小钴基纳米材料尺寸来增加钴的活性位点，从而提升其电化学性能；通过调控阳离子空位和阴离子空位调节材料的电子结构进而提升OER性能；通过调控钴基纳米材料的晶相（晶体方向/晶面）或设计非晶结构改善OER性能；设计钴基异质结构，利用不同相的协同作用提升析氧反应活性。
3.展望了目前钴基纳米材料存在的问题及其高效电催化剂的潜在设计思路。
Research progress on electronic and active site engineering of cobalt-based electrocatalysts for oxygen evolution reaction
Chuansheng He, Linlin Yang, Jia Wang, Tingting Wang, Jian Ju*, Yizhong Lu*, Wei Chen*
Carbon Energy. 2024; 6: e573.
https://doi.org/10.1002/cey2.573
11. Research Article
金燕仙团队：Pd/MXene的局部配位和电子相互作用制备高效乙醇电氧化催化剂（点击题目阅读详解）
1.合成了一种新型的B, N共掺杂Pd/Ti3C2纳米催化剂。
2.该催化剂具有高的乙醇电催化活性和优异的长期稳定性。
3.对Pd/DB-Ti3C2催化剂的电子结构和配位环境进行了讨论，进一步探讨了Pd与MXene之间的电子相互作用对长期循环稳定性的影响
Local coordination and electronic interactions of Pd/MXene via dual-atom codoping with superior durability for efficient electrocatalytic ethanol oxidation
Zhangxin Chen, Fan Jing, Minghui Luo, Xiaohui Wu, Haichang Fu, Shengwei Xiao, Binbin Yu, Dan Chen, Xianqiang Xiong, Yanxian Jin*
Carbon Energy. 2024; 6: e443.
https://doi.org/10.1002/cey2.443
12. Research Article
清华大学李津津：等离子体氧化的MXenes亚纳米离子通道膜助力渗透能的高效收集（点击题目阅读中文解读）
1.利用O2等离子体技术对亚纳米尺度的MXenes离子通道进行了氧化处理，将部分Ti-C和Ti（II）键氧化为了Ti-O、C=O、O-OH和金红石等含氧单元，使得MXenes离子通道膜的表面电势提高了110%、表面电荷密度提高了141%、盐差能发电功率提高了248%，获得了5.92 W m-2的输出功率密度。
2.在50℃的热源辅助下，输出功率密度进一步提高到了超高的9.68 W m-2。
Plasma-oxidized 2D MXenes subnanochannel membrane for high-performance osmotic energy conversion
Zhengmao Ding, Tiancheng Gu, Rui Zhang, Shouyi Sun, Kaiqiang Wang, Hanli Zhang, Jinjin Li*, Yunjun Luo
Carbon Energy. 2024; 6: e509.
https://doi.org/10.1002/cey2.509
13. Research Article
陕西科技大学Peng‐Fei Guo：异质结构 NiFeW 二硫化物和氢氧化物双三金属核壳纳米片，用于协同有效的水氧化
1.报道了一种通过原位电化学调控合成的核壳异质结构电催化剂，用于高效催化水氧化反应。
2.设计并合成了由NiFeWS2内核和非晶态NiFeW(OH)z外壳组成的双金属核壳异质结构。
3.实验结果表明，这种核壳结构纳米片在碱性介质中展现出优异的电催化性能，具有较低的过电位、良好的电化学稳定性和高法拉第效率。
4.通过密度泛函理论计算进一步证实了核壳异质结结构增强了催化剂的导电性，优化了氧进化反应中间体的吸附能，并提高了催化活性。该研究为设计高效电催化剂提供了一种通用策略。
Heterostructural NiFeW disulfide and hydroxide dual-trimetallic core-shell nanosheets for synergistically effective water oxidation
Peng-Fei Guo, Yang Yang, Bing Zhu, Qian-Nan Yang, Yan Jia, Wei-Tao Wang, Zhao-Tie Liu, Shi-Qiang Zhao, Xun Cui
Carbon Energy. 2024; 6: e532.
https://doi.org/10.1002/cey2.532
14. Research Article
中国科学技术大学郑旭升：调控光生电子流向实现光催化中合成气产物的可控制备（点击题目阅读中文解读）
1.报道了一种通过磷（P）掺杂显著富集镍（Ni）活性位点的光生电子，进而提高CO2光还原为合成气性能的策略。
2.Ni单原子锚定的磷掺杂氮化碳材料表现出优异的合成气产率（85 μmol·gcat-1·h-1）。
3.机理研究表明P掺杂提高了催化剂的导电性，促进了光生电子向Ni活性位点的转移，进而提升了CO产物的产率。
Manipulating photogenerated electron flow in nickel single-atom catalysts for photocatalytic CO2 reduction into tunable syngas
Yida Zhang, Qingyu Wang, Lihui Wu, Haibin Pan, Chengyuan Liu, Yue Lin, Gongming Wang, Xusheng Zheng*
Carbon Energy. 2024; 6: e533.
https://doi.org/10.1002/cey2.533
15. Research Article
湖州师范学院陈光良教授&浙江理工大学李彤彤博士:等离子体辅助构建钇和氮掺杂镍钴磷化物纳米片用于高效电解水（点击题目阅读中文解读）
1.提出了一种利用微量稀土金属钇（Y）和等离子体处理来提高碱性电解条件下的电催化活性和稳定性的新方法。
2.利用该方法得到的N-YNiCoP/PNCF具有较大的比表面积、丰富的异质界面和优化的电子结构，在1M KOH电解液中的HER反应中具有较高的电催化活性。
3.X射线吸收光谱（XAS）和DFT量子化学计算表明其实现了N-YNiCoP在模拟工业条件下HER和OER反应中的长航时稳定性。
Yttrium- and nitrogen-doped NiCo phosphide nanosheets for high-efficiency water electrolysis
Guangliang Chen*, Huiyang Xiang, Yingchun Guo, Jun Huang, Wei Chen, Zhuoyi Chen, Tongtong Li*, Kostya (Ken) Ostrikov
Carbon Energy. 2024; 6: e522.
https://doi.org/10.1002/cey2.522
16. Research Article
中国林业科学研究院Dichao Wu：掺杂吡啶 N-B 的木质素衍生碳纳米夹心结构可实现高且稳定锂存储
1.通过“自组装模板”方法制备了生物质衍生碳材料。
2.该材料具有吡啶氮-硼共掺杂和纳米三明治结构，用于高性能和稳定的锂存储。
3.研究展示了这种材料在锂离子电池和锂离子电容器中具有高比容量、优异的循环稳定性和高能量密度。
4.通过实验和理论模拟，文章还探讨了材料的储锂机制和结构特性。
Lignin-derived carbon with pyridine N-B doping and a nanosandwich structure for high and stable lithium storage
Dichao Wu, Jiayuan Li, Yuying Zhao, Ao Wang, Gaoyue Zhang, Jianchun Jiang, Mengmeng Fan, Kang Sun
Carbon Energy. 2024; 6: e511.
https://doi.org/10.1002/cey2.511
17. Research Article
南京林业大学付宇教授团队：晶格匹配和空间限域策略诱导均匀Mg沉积（点击题目阅读中文解读）
1.基于亲镁界面和空间限域的协同策略，设计了MOF@PPy@CC三维亲镁主体。
2.该结构具有高孔隙度、丰富的活性位点、快速电荷传输、优异的结构稳定性和周期性静电势场，可以精准地捕获Mg0，诱导镁均匀沉积。
Reshaping Li–Mg hybrid batteries: Epitaxial electrodeposition and spatial confinement on MgMOF substrates via the lattice-matching strategy
Yongqin Wang, Fulin Cheng, Jiawen Ji, Chenyang Cai*, Yu Fu*
Carbon Energy. 2024; 6: e520.
https://doi.org/10.1002/cey2.520
18. Research Article
韩国汉阳大学Jong‐Won Lee：三维空心碳微胶囊：实现锂金属电池的均匀锂沉积（点击题目阅读中文解读）
1.提出了一种新型的三维空心碳微胶囊（MCCHs）。
2.通过在微胶囊壁上引入银（Ag）和锌（Zn）杂原子团簇，实现了锂金属的均匀成核和向内生长，有效提高了电池的安全性和循环稳定性。
Driving inward growth of lithium metal in hollow microcapsule hosts by heteroatom-controlled nucleation
Siwon Kim, Hong Rim Shin, Ki Jae Kim*, Min-Sik Park*, Jong-Won Lee*
Carbon Energy. 2024; 6: e525.
https://doi.org/10.1002/cey2.525
19. Research Article
深大郑壮豪&陈跃星: 实现p型BixSb2-xTe3薄膜超高热电性能及高输出功率的柔性可穿戴器件的制备（点击题目阅读中文解读）
1.采用一种新型“热扩散”工艺，设计Bi元素对Sb2Te3薄膜进行合金化。
2.通过实验降低载流子浓度和降低晶格热导率，在393K温度下获得了1.11的高ZT值，同时具有优良的柔韧性（在约 5 mm 的半径下弯曲 1000 次后电阻增加小于 5%）。
3.利用制备的p型BixSb2-xTe3和n型Ag2Se薄膜制造了柔性器件。
Ultrahigh thermoelectric properties of p-type BixSb2−xTe3 thin films with exceptional flexibility for wearable energy harvesting
Zhuang-Hao Zheng, Yi-Ming Zhong, Yi-Liu Li, Mohammad Nisar, Adil Mansoor, Fu Li, Shuo Chen, Guang-Xing Liang, Ping Fan, Dongyan Xu, Meng Wei*, Yue-Xing Chen*
Carbon Energy. 2024; 6: e541.
https://doi.org/10.1002/cey2.541
20. Research Article
悉尼科技大学汪国秀&郭鑫&扬州大学王天奕：醚类电解液中阴离子化学提升硬碳储钠性能（点击题目阅读中文解读）
1.通过系统电化学测试手段，结合理论计算和谱图表征，对醚类电解液中电解质阴离子的电化学行为，及其与硬碳储钠性能的构效关系开展系统研究。
2.研究结果表明基于二乙二醇二甲醚（diglyme）的溶剂中，不同盐类，其阴离子基团的还原稳定性、电极反应动力学以及固体电解质界面的成分/结构存在显著差异。
3.密度泛函理论计算表明阴离子溶剂化后，其还原稳定性降低。
4.电解液传质和电荷转移动力学研究表明，NaPF6/diglyme电解液能够促进HC电极的快速离子扩散动力学和低电荷传输屏障，从而保障优异的倍率性能和循环稳定性。
The effect of salt anion in ether-based electrolyte for electrochemical performance of sodium-ion batteries: A case study of hard carbon
Jiabao Li, Jingjing Hao, Quan Yuan, Ruoxing Wang, Frederick Marlton, Tianyi Wang*, Chengyin Wang, Xin Guo*, Guoxiu Wang*
Carbon Energy. 2024; 6: e518.
https://doi.org/10.1002/cey2.518
关于“Carbon Energy”
Carbon Energy（《碳能源（英文）》）由温州大学和Wiley携手创办，聚焦清洁能源、光电催化、新型碳制造、碳减排等领域，旨在成为国内外优秀科研成果展示的高端平台、国家重大科研战略的助推器和广大科研工作者喜爱阅读的科研工具，立志成为未来“碳时代”高影响力的学术旗舰期刊。
Carbon Energy 2019年创刊，同年入选中国科技期刊卓越行动计划“高起点新刊”，连续两年获“中国最具国际影响力学术期刊”称号，连续三年入选科技期刊世界影响力指数（WJCI）报告，2022和2023年入选中科院材料科学一区TOP 期刊，相继被DOAJ、CAS、ESCI、Scopus、SCIE、INSPEC、CSCD等收录，2024年获得第三个影响因子19.5。
Editors-in-Chief
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Associate editors
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编辑 | 金罗曼
审核 | 李 娟
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