耗时一个月,从Nature , Nature Energy, Science, Chemical Reviews, JACS 等顶级期刊中精选出了100篇电化学电催化相关综述。
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📊内容涵盖了:
基础理论: 双电层模型、电极动力学、电子转移理论。
能源转换: ORR, OER, HER, CO2RR 电催化全家桶。
储能器件: 锂离子/钠离子电池、全固态电池、超级电容器前沿。
表征技术: 原位红外、原位拉曼、原位电镜及 EIS 深度解析。
该综述系统梳理了电化学质子耦合电子转移(PCET)的理论与计算建模方法,涵盖 PCET 热力学( redox 电位、pKa 值、键解离自由能等计算)、表面与反应能垒、双电层环境表征、均相 / 异相 PCET 理论(含绝热、非绝热及溶剂控制体系)、动力学建模与伏安法模拟等核心内容。
此外,还整合了密度泛函理论、量子力学质子处理、恒电位计算等关键技术,结合镍基催化剂析氢、离子液体中氧还原等应用案例,剖析了 PCET 在氢析出、二氧化碳还原等电催化过程中的核心作用。
同时指出了质子量子效应描述、双电层精准建模等现存挑战与未来方向,是电化学 PCET 领域理论研究与应用开发的核心参考资料。
该文内容体系完整且纵深兼备。系统梳理了 HER/OER 的反应路径、活性描述符(吸附自由能、d 带中心、自由能图),奠定理论基础。
材料合成层面:总结了低维金属纳米结构(1D 纳米线 / 管、2D 纳米片)的 5 种主流合成方法,覆盖从实验室制备到可控合成的关键技术。
性能优化层面:提出合金化、结构设计、表面工程、界面工程、应变工程 5 大核心策略,提供了催化剂性能提升的完整解决方案。
应用与展望层面:分析了低维金属催化剂的实际性能瓶颈,并给出未来研发方向,兼顾学术研究与工业化导向。
该综述聚焦单价(锂、钠、钾)与多价(镁、钙、铝)金属电池负极的电化学行为对比,系统分析了二者的共性挑战(不规则沉积、SEI 层不稳定)与核心差异;
同时提出调控特定晶面取向、优化 SEI 结构与成分、定制电解质体系的设计原则,并指出 Li 金属电池适用于长续航电动车、Na/K 电池适配大规模储能、Mg/Ca/Al 电池面向极端环境应用,为下一代高能量密度、低成本金属电池的电极、电解质及界面优化提供了跨学科参考。
这篇综述是为电化学领域研究者提供电化学阻抗谱(EIS) 的系统性指南,涵盖技术原理、实验设计(电极配置、仪器参数、环境控制)、数据分析(图谱表示、回归方法、数据验证)、核心应用(电池性能、金属腐蚀、生物传感等)、局限性与未来趋势,既适合初学者快速掌握 EIS 核心逻辑,也为资深研究者提供标准化的实验与分析方案。
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