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    国产碳能源新刊《Carbon Energy》,今年首个IF预计超8.0
    来源:测试GO 时间:2022-08-09 09:49:35 浏览:1583次

    Carbon Energy是由温州大学和Wiley联合创办的开放获取旗舰期刊,面向材料、化学、环境、物理及交叉学科,重点关注碳、碳减排、清洁能源等前沿领域,旨在及时报道国际上关于碳材料和能源领域的最新科研成果和动态。

    该期刊由英国皇家化学会会士、百千万工程国家级人选王舜教授担任主编(图1),美国俄勒冈州立大学纪秀磊教授、韩国延世大学Jong Hyeok Park教授、加拿大温莎大学王继昌教授、新加坡南洋理工大学王昕教授、天津大学钟澄教授、德国柏林洪堡大学Nicola Pinna教授和河南师范大学白正宇教授担任副主编,来自国内外14位院士、18位顶级学者担任顾问编委。

    图1 Carbon Energy期刊主编

    Carbon Energy立志成为未来“碳时代”高影响力的学术旗舰期刊,秉承Wiley严谨的办刊原则,执行严格公正的同行评议,以高学术质量作为标准,出版前沿科学论文。自2019年创刊以来,期刊已入选中国科技期刊卓越行动计划-“高起点新刊”(2019年),并获批国内公开发行CN号(2020年),先后被DOAJ、CAS、ESCI、Scopus、Inspec和SCIE国际数据库收录。Carbon Energy的国际影响力正在快速提升,期刊的发展进入新征程,并将于今年夏天迎来创刊后首个影响因子(预计超过8.0)。

    Carbon Energy收录的文章类型包括Highlights、Review和Minireview、Research和Profile等。具体的投稿范围包括但不限于:新型碳材料;光催化、电催化;能源储存与转化:电池、超级电容器、燃料电池、太阳能电池;能源相关有机材料和低维纳米材料;碳减排,如二氧化碳储存和转化、热电技术;光电合成等。

    下面我们就来看一下,Carbon Energy在过去这一年发表的文章里,引用量top 6的都涉及哪些前沿领域,又开创了怎样的科学热点(数据来源于web of science学术网站)。


    引用量TOP6文章解读

    金属有机框架衍生的新型纳米结构电催化剂用于析氢反应


    原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cey2.80

    在全球能源安全和可持续发展技术的推动下,寻找高效的清洁能源并存储成为当务之急。电解水是生产清洁能源-氢气的最有效途径之一,但阳极的产氧反应(OER)限制了电解水的效率,因此,必须采用高活性和高稳定性的电催化剂克服动力学障碍,以促进反应动力学。

    有鉴于此,韩国首尔大学Yuanzhe Piao教授课题组[1]回顾并讨论了近年来MOFs衍生物作为OER催化剂的发展和应用。作者结合实例,将MOFs衍生物催化剂分为两类加以介绍:单金属MOFs和多金属MOFs。随后,作者总结了用于电催化的MOFs衍生材料的形貌、组成和基本特征以及它们的设计和合成策略。最后,讨论了MOFs衍生材料在OER电催化中的未来应用所面临的挑战和前景。

     图2 MOFs基电催化剂的合成策略及概述


    碳基材料用于全固态锌空气电池


    原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cey2.88

    近几年,可穿戴电子产品逐渐风靡全球,与之匹配的柔性可穿戴储能器件也迅速成为研究热点。与水系锌空气电池相比,固态锌空气电池具有安全,低成本等优势,同时又具备更好的机械强度,不容易出现电解液泄露、短路等问题。然而,目前固态锌空气电池商业化仍然面临着两大难题:能量转换效率较低,以及电池寿命较短。

    有鉴于此,广东工业大学芮先宏教授和中国科学技术大学余彦教授团队[2]系统阐述了目前固态锌空气电池面临的挑战,以及碳基材料作为长效高活性催化电极的优势,并进一步对几种代表性碳基材料(如金属有机框架材料衍生物、单原子催化剂、石墨烯、碳纳米管、离子掺杂的碳材料、碳与氧化物/硫化物的复合物等)的性能与改性策略进行了详细探讨。最后。作者对固态锌空气电池的未来研究进行了详细的展望。

    图3 用于全固态锌空气电池的碳基材料种类

    通过电子调制和界面工程改善静电纺丝纳米电催化剂用于水分解


    原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cey2.85

    当前,化石燃料的枯竭以及随之相关的环境污染已成为人类社会所面临的严重问题。因此,发展清洁、可持续的可替代能源设备越来越受到广泛关注。其中,水分解电解槽是最有效的能源转换系统之一,它能将电能转化为清洁的氢能源。然而,在实际应用中,电催化分解水的过程通常需要较大的超电势(超电势是电极电位与原始平衡电极电位之间的偏差值)。为了降低析氢反应(HER)和析氧反应(OER)过程中的超电势,对高效电催化剂的需求迫在眉睫。

    有鉴于此,吉林大学卢晓峰课题组[3]聚焦于静电纺丝材料的电子调制和界面设计在分解水中的应用。作者首先简要介绍了用于水分解反应的电催化剂设计理念。随后讨论了用于调节HER、OER和全解水性能的两种策略,即电子调制和界面设计。重点介绍了静电纺丝纳米材料-基HER、OER和全解水电催化剂在电子和界面作用方面的最新进展。最后,提出了该发展领域中存在的挑战和未来的发展方向,为静电纺丝纳米材料基电催化剂的实际应用带来了光明前景。

    图4 不同类型的静电纺丝纳米材料电催化剂用于分解水


    卤化物增强的电解液实现高可逆的无枝晶锌金属负极


    原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cey2.70

    水系锌金属电池因具有安全、低成本以及高容量的特点而备受科研工作者的关注,但是锌金属负极所面临的沉积效率低和易产生枝晶的两个瓶颈仍然未能得到很好的解决。因此,如何在实际应用水平上提高锌负极沉积效率并抑制锌枝晶对于推动可充电水系锌金属电池的工业化应用具有重大意义。

    有鉴于此,俄勒冈州立大学纪秀磊教授、方翀教授以及加州大学河滨分校P. Alex Greaney教授与陕西师范大学蒋加兴教授等人[4]通过在30 m ZnCl2电解液中加入一定量的LiCl作为添加剂,有效提高了锌负极沉积效率并且抑制了循环过程中锌负极表面枝晶的形成。作者还以五氧化二钒和商业化的锰酸锂作为正极匹配有限量的锌负极组装成全电池,研究表明LiCl的加入有效提升了全电池的寿命。该高浓度的ZnCl2/LiCl水溶液电解液的开发对于实现高效、安全、低成本的大规模储能技术具有十分重要的推动意义。


    图5 锌金属负极的电化学稳定性


    分级多孔氮、氧和磷三元共掺杂空心生物质碳球用于高效钾离子存储


    原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cey2.157

    有限的锂资源推动了对新型电池技术的探索,其中,钾离子电池 (PIBs) 被认为是锂离子电池 (LIBs) 的一大替代者。与LIBs相比,PIBs具有许多吸引人的优势,包括丰富的钾资源、低成本和合适的氧化还原电位。目前用于PIBs的碳阳极的容量相对较低(约300 mA h g-1),亟需进一步改进以满足高能量密度的要求。

    有鉴于此,成都大学姚卫棠教授团队[5]提出了一种N,O,P三元掺杂的空心生物质碳球(NOP-PB)作为钾离子电池负极的设计。通过理论计算和实验对掺杂改性机理进行了系统研究,作者认为N、O和P杂原子的引入提供了足够的缺陷和活性中心,增加了材料对钾的吸附能,促进了反应动力学。当作为PIBs负极材料时,拥有最佳配比的NOP-PB-2材料表现出超长循环稳定性和优良的倍率性能。这项工作为低成本、大规模商业化应用的钾离子电池负极提供了借鉴。

     

    图6 NOP-PB的制备流程图


    FeNi合金/氮化物纳米晶体分散在生物质衍生的碳上用于可充电锌空气电池


    原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cey2.52

    可充电式锌空气电池因其高能量密度、高安全性、环境友好和低成本等优点,有望成为新一代储能器件。但可充电式锌空气电池的实际应用需要低成本、高效且稳定的氧还原反应(ORR)和氧析出(OER)双功能催化剂。然而,在电化学反应过程中,尤其是OER的强氧化环境对催化材料造成不可逆的结构改变(例如碳腐蚀、氧化作用)将导致催化剂活性组分的损失或团聚,降低其催化活性和稳定性。因此,设计构建高活性、高稳定性的双功能催化剂是实现高性能空气电极,进而大幅度提高可充式锌空气电池器件性能的关键。

    有鉴于此,加拿大国立科学院能源材料所孙书会教授团队[6]利用生物质纤维素作为碳源、三聚氰胺作为氮源、铁盐和镍盐作为金属源,通过简单的无模板法设计了一种类石墨烯碳层(石墨烯铠甲)包覆的双金属FeNi合金/氮化物金属纳米颗粒高度分散到多孔碳基底上的复合材料(FexNiyN@C/NC)。FexNiyN@C/NC作为高性能双功能氧催化剂应用于可充电式锌空气电池时,获得了高功率密度(~350 mW cm-2)和优异的循环稳定性(400 h)。该工作为开发性能优异的复合双功能电催化剂提供了新的设计思路。

    图7 FexNiyN@C/NC催化剂的合成示意图、表面形貌及结构表征


    参考文献

    [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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    12条评论
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    全部 3小时前 四川
    文字是人类用符号记录表达信息以传之久远的方式和工具。现代文字大多是记录语言的工具。人类往往先有口头的语言后产生书面文字,很多小语种,有语言但没有文字。文字的不同体现了国家和民族的书面表达的方式和思维不同。文字使人类进入有历史记录的文明社会。
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