近年來(lái)，材料學(xué)領(lǐng)域?qū)τ谑┒S材料的研究達(dá)到了前所未有的熱度和高度?；谛路f的物理化學(xué)性質(zhì)和廣闊的應(yīng)用前景，人們對(duì)這類石墨烯材料的探索仍將持續(xù)引領(lǐng)該領(lǐng)域。在發(fā)現(xiàn)新型石墨烯二維材料和探索其特征的同時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)可預(yù)測(cè)范圍內(nèi)合理調(diào)控材料的性質(zhì)更是引起人們強(qiáng)烈的興趣。

在納米尺度范圍內(nèi)，通過(guò)控制結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)合成特定的形貌，這些石墨烯二維材料可以按需求賦予一定的特性，從而滿足特定的要求。最新的研究進(jìn)展表明，這類結(jié)構(gòu)調(diào)控的策略可以克服目前材料的本征局限性，有望將目前各個(gè)能源相關(guān)的裝置性能提升到一個(gè)新的層次。在原本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行本征或外在的改變，不同形式的結(jié)構(gòu)調(diào)控策略可以分成不同的類別。

這些方法雖然可以應(yīng)用于多種石墨烯材料體系，通過(guò)各式各樣的合成路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)，但其通?？梢怨蚕硪恍┨囟ǖ臋C(jī)制，從而使這些調(diào)控策略在特定的環(huán)境下起作用。深入理解和總結(jié)這類機(jī)制至關(guān)重要，由此可作為理論基礎(chǔ)對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和性能提升提供進(jìn)一步的指導(dǎo)。

最近，美國(guó)德州大學(xué)奧斯汀分校的余桂華教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)受邀于Advanced Materials 發(fā)表題為“Structural Engineering of 2D Nanomaterials for Energy Storage and Catalysis”的進(jìn)展報(bào)告，對(duì)以上研究方向的最新進(jìn)展做出了總結(jié)和展望。

該報(bào)告從經(jīng)典的材料科學(xué)四面體入手，闡明了結(jié)構(gòu)調(diào)控，尤其是在納米領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅苤陵P(guān)重要的作用?？v觀近幾年的文獻(xiàn)，二維納米材料雖然是新生事物，但其結(jié)構(gòu)控制仍然可以從傳統(tǒng)材料工程概念中汲取經(jīng)驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)利用摻雜、相變、缺陷等手段來(lái)調(diào)控性質(zhì)。更有趣的是，鑒于二維材料自身的結(jié)構(gòu)特性，人們以此為基礎(chǔ)發(fā)展出一些獨(dú)特的方法，例如形成二維異質(zhì)結(jié)構(gòu)和多孔二維框架以及層間結(jié)構(gòu)調(diào)控。

為了闡明一個(gè)策略的工作原理以及證明不同策略之間的普適性，作者以設(shè)計(jì)理念-結(jié)構(gòu)表征-應(yīng)用性能為布局列舉了上述結(jié)構(gòu)調(diào)控方法在儲(chǔ)能和催化兩大能源領(lǐng)域中的實(shí)踐，并在最后對(duì)該方向未來(lái)會(huì)面對(duì)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)提出了獨(dú)特的見(jiàn)解。這一論文近期以Progress Report的形式發(fā)表在Advanced Materials上。

來(lái)源：X-MOL資訊

編輯：ChemicalBook中文編輯部娜米