摘要：隨著高性能儲能裝置的快速發展，電化學儲能材料要求擁有更高的容量，更高的性能和超長的循環壽命。為了達到這樣的要求，需要開發新的電極材料和能量系統。基于石墨炔的材料的研究不但豐富了碳材料的家族成員，在儲能領域也顯示出巨大的發展潛力。

（來源：微信公眾號“MaterialsViews” ID：materialsviews 作者：MaterialsViews）

碳材料的不斷發展并與諸多相關應用學科的交叉與結合，已經廣泛影響并積極推動眾多高技術科技的快速發展，從而奠定了它在目前科技發展中的重要戰略地位。

石墨炔類材料是一類全新的全碳二維平面結構材料。從結構上講，石墨炔是一類同時含有sp碳及sp2兩種雜化形式的碳，既具有層狀二維平面材料的特點，同時又有多孔三維通道，這使石墨炔具備極大的比表面積、良好的化學穩定性和導電能力。更為重要的是，石墨炔中獨特的碳碳叁鍵的存在，為其能級、納米形貌等重要物理化學性能的精細調控提供了便利，因此可以廣泛應用于多類器件的關鍵材料。

特別是在電化學儲能器件方面，石墨炔中豐富的孔道和共軛體系中sp雜化碳的存在為鋰、鈉、鎂等金屬原子提供了豐富的儲存位點和擴散通道。從而保證了道，并引發了一輪研究熱潮。

中國科學院大學青島生物能源與過程研究所黃長水研究員（通訊作者）及其研究團隊為Advanced Materials雜志石墨炔專刊中石墨炔儲能器件應用方面的綜述性文章，系統總結了石墨炔儲能材料的制備及器件性能，并分析了石墨炔類材料結構、性質與在儲能器件中展現的性能之間的關系。

在石墨炔及儲能材料制備方法方面，目前研究表明通過控制石墨炔中誘導雜原子的位置和數量，可以有效調整、優化石墨炔層狀結構聚集形態、導電性，孔的大小和分布和對某些金屬原子的親和力等性能，從而可以有效改善金屬原子如鋰和鈉的儲存環境，并為期提供更加充分的擴散空間。特別是石墨炔平面結構中均勻分布的面內孔還可以促進金屬離子的垂直轉移，從而提高電化學電池的倍率性能和循環穩定性。

目前為止，已經從理論預測和實驗開展的方面詳細報道了許多相關的工作。本綜述總結相關的結構設計，石墨炔電極制備及其在一系列儲能裝置如鋰離子電池（LIB），鈉離子電池（SIB），鋰/鎂硫電池和超級電容器等的中的實際應用。

特別值得注意的是，文中系統地分析了石墨炔制備方式、納米形態調整、雜原子取代等結構修飾方式對其電化學儲能性質的影響，更加深入的分析了相互之間存在的結構-性能關系。其中通過后處理方法或原位取代途徑獲得的雜原子摻雜的石墨炔，為石墨炔電化學儲能材料的設計提供新的視角，并為基于石墨炔的儲能裝置的結構提出新的研究思路。

隨著高性能儲能裝置的快速發展，電化學儲能材料要求擁有更高的容量，更高的性能和超長的循環壽命。為了達到這樣的要求，需要開發新的電極材料和能量系統。基于石墨炔的材料的研究不但豐富了碳材料的家族成員，在儲能領域也顯示出巨大的發展潛力。進一步完善制備策略，明確石墨炔的內在化學-物理性質，有助于進一步改善器件性能并拓展石墨炔材料在儲能領域的應用范圍。

原標題:AM: 石墨炔的制備及在電化學儲能器件中的應用研究進展