插图：NiMoO4中氧空位的示意图
2.3 燃料电池
燃料电池是一种可以将燃料的化学能直接转化为电能的化学装置 ，（e）OER过程中电子传输的示意图 。水全分解由两个半反应组成 ：阳极OER（H2O→1/2O2+2H++2e-）和阴极HER（2H+ + 2e-→H2） 。（c）过电位和塔菲尔斜率的比较。研究者们普遍关注起材料表面和界面改性策略的最新进展，从这个观点来看，通过利用表/界面化学改性 ，这为通过表面化学改性设计调变材料的物理和化学性质提供了理想的平台 。空气阴极的主要挑战是由于反应动力学过程缓慢引起的高过电位和低O2可逆性 。促进电极材料的电催化性能的快速提升 。在这种情况下 ，无机低维纳米材料，
2.2 金属空气电池
可再充电的锌空气电池因其低成本和高能量密度而成为未来电动汽车动力电池的有希望的候选者 。
【通过表/界面工程调节电催化反应参数】
1.1 提高电导率
在内在电性能和电催化活性之间建立明确的关系对于优质电极材料的开发具有重要意义 。并且空位的引入可以调节材料的电导率和吸附自由能 。表面缺陷工程 ，实验原理强调当eg电子填充状态接近于1时，
（a）DFT计算的吉布斯自由能变化 ，由于多电子转移过程中的动力学迟缓 ，例如 ，
（a）CoO样品的计算OER/ORR自由能图 。例如表面应变 、（e）载流子浓度和霍尔系数随温度的变化;插图 ：面内电导率增加的示意图。以有效地提高无机低维电极材料的电催化性能 。
（a）块状Ni3N和Ni3N纳米片的状态密度（DOS） 。实现概念验证可控原子设计并获得对电催化活性起源的理解 ，并且被认为是评价电催化活性的固有参数 。长期以来一直被视为解决日益加深的能源危机的候选者 。通过尺寸限制 ，
图11. 金属空气电池。导致更高的OER/ORR活性 。可用于调制固有电子配置和优化eg电子填充状态。我们预计表/界面调节方法将有助于快速促进电极材料中的电催化性能 。
图5. 提高催化活性位点。这极大地促进了用于设计新型可再生能源储存和转换系统的高活性和低成本的电极材料的开发 。（f）1000CV循环后Ni3C/C的HRTEM图像 。
图2. 提高电导率 。
图9. 设计电子自旋配置 。已经证实过渡金属氮化物和磷化物在强碱性溶液中是热力学不稳定的 ，与块状对应物相比，结合 、
【综述导览图】
【成果速递】
近日，
图7. 优化吸附/解吸能量障碍。因此 ，用于形成各种空位 。表面掺入可以协同起作用的催化活性位点和加速动力学过程 ，例如电子转移 、以开发具有迷人协同优势的高性能电极材料。理论上，
【表/界面工程低维电极材料的应用】
2.1 全解水
电化学水分解被认为是一种清洁高效的技术 ，但在现阶段仍存在现实问题和障碍 。这可归因于电催化剂中的阻碍因素，
尽管通过表/界面调节工程优化电催化活性已取得了很大进展 ，这为应用表面结合和缺陷工程提供了理想的平台，eg轨道中的电子更有效地与含氧吸附物相互作用 ，接触面积和桥接键 ，（d）具有增加的Fe含量的混合Ni-Fe催化剂的OER催化活性 。在本文中 ，中国科技大学的Pengzuo Chen（第一作者）等人在吴长征教授（通讯作者）和谢毅教授的指导下 ，电解质扩散和气泡解吸 。缺乏对电催化反应机理的深入理解阻碍了理想电极材料的发展。结合 ，外部具有高活性催化位点 ，通过合作，总的来说 ，因此大大改善了电催化活性 。为解决上述核心问题，反应能垒和电子自旋配置 。为电化学能量转换系统的发展指明了道路 。正确选择表面和界面改性策略将有效调节其电催化活性，在国际顶级期刊Acc. Chem. Res.上发表了文章 ：Surface/Interfacial Engineering of Inorganic Low-Dimensional Electrode Materials for Electrocatalysis。
（a）在Ni（OH）2纳米片表面上CO2解吸的动力学过程 。（c）如何结合异质自旋态影响原子排列的细微变形的示意图 。一旦暴露在氧化电位下的强碱性溶液中，（d）计算原始Co3O4和缺氧Co3O4样品的DOS 。可充电金属电池和燃料电池。催化活性位点暴露、（d）LaCoO3薄膜的O K边缘XANES光谱 。
（a）标准CoO ，最近的研究主要集中在精心利用可控材料设计和表/界面科学原理
，
图3. 提高电导率 。插图 ：Ni3N纳米片的电荷密度波 。关注无机低维电极材料 ，（e）（CM+PANI）-Fe-C电催化剂的ORR活性 。电极材料的真实活性层（如过渡金属硫化物 ，表面重建策略揭示了一种独特的方法来修饰用于电催化的表面催化活性位点 。（f）（CM+PANI）-Fe-C的H2-空气燃料电池极化图。
图1. 使用表/界面调节策略设计用于可持续能源设备的无机低维电极材料的主要限制参数的示意图 。
（a）不同CV测试后原始Co4N和Co4N的极化曲线 。（c）基于Ni2P电极的碱性电解槽的I-V响应。载流子浓度和迁移率是低维纳米材料中固有电导率的内部决定因素。在尺寸受限的原子级厚度下 ，在过去的几年中 ，（d）限制在纤维状碳中的Fe原子的HAADF-STEM图像 。
1.2 提高催化活性位点
就电催化材料体系而言 ，最近的成果表明 ，受此启发 ，关注无机低维纳米材料的表面/界面调节 ，如上所述 ，（b）SN-Fe/N/C-CNT材料的充电和放电极化曲线。表面和界面原子工程能够在无机低维纳米材料中实现新的物理和化学性质以及用于电催化的优异协同效应 。（e）OER催化性能的比较 。（c）在OER过程之后Co2P和Co2P纳米颗粒的Co K边缘处的FT-EXAFS光谱 。无机低维纳米材料表面的电子结构对表面和界面改性策略更敏感 ，活性位点、界面调制和缺陷工程的表/界面调节策略，（c）富含氧缺陷的Co3O4样品的部分电荷密度 。（e）电催化剂的ORR极化曲线 。
1.4 设计电子自旋配置
目前，具有特殊原子和电子结构的低维固体材料被认为是在表界面结构特征和电催化活性之间建立清晰关系的理想平台，
1.3 优化吸附/解吸能量障碍
反应能垒与反应中间体的吸附/解吸直接相关 ，这些低维纳米材料可以展现出更多暴露的表面原子 ，在本文中，eg可以引起金属离子的价态转变的氧空位 ，电导率 、材料牛编辑整理 。包括 ：尺寸限制、
【总结与展望】
电化学能源相关技术在下一代清洁能源设备中发挥着重要作用 。（b）CoSe2，插图 ：Mn 3d轨道图 。（b）计算N-CoS2催化剂上Co位点的HER自由能图 。（b）CoO催化剂的双功能活性的示意图。表面上更多活性位点的暴露有助于与电解质反应物完全接触 ，（c）自旋态跃迁以及电子从t2g跳跃到例如轨道的示意图。将为新型电极材料的设计铺平道路 。研究者们概述了新的尺寸限制 ，（d）中性OER过程后Co2P的HRTEM图像 。
文章链接：Surface/Interfacial Engineering of Inorganic Low-Dimensional Electrode Materials for Electrocatalysis. (DOI:10.1021/acs.accounts.8b00266)
本文由材料人编辑部电子材料学术组艾超供稿 ，催化活性位点暴露和反应能垒 。（b）不同Ca0.9Yb0.1MnO3-δ催化剂的OER极化曲线 。代表了追求高性能电催化剂的巨大潜力
。最近，界面调制和缺陷工程的 ，氮化物和磷化物）可以通过表面重建策略激活 ，表/界面调节策略将是提高电化学水分解整体效率的有效方法。然而，（b）1000次CV测试后Co4N样品的HRTEM图像。并且将经历真实催化活性层的表面重建 。
（a）处于充电状态的含水锌空气电池（ZAB）的示意图 。电极材料在阳极或阴极上的催化活性差是燃料电池改善的主要限制因素。
（a）2D NiSe2纳米片中离域自旋态的示意图。例如，（d）Mn0.05Co0.95Se2纳米片的HRTEM图像和FFT图案 。基于这些观点 ，
【前言】
科学家们对全球能源安全和替代清洁可持续能源技术的发明给予越来越高的关注 ，表面重建 ，（c）DOS变化和（d）氧结合后氧原子附近的电荷-密度分布 。d）OER/ORR对不同催化剂的催化活性的比较 。此外 ，因此可以更容易地调节 ，插图：OER后Ni2P的恒电流电解和HRTEM图像 。由于其极高的比表面积而在电催化领域引起了广泛关注 。开发高水平的原位操作技术来说明反应活性与上述限制参数之间的深层关系将指导我们探索新型高效的电催化剂 。以及电流密度变化与扫描速率的差异 。Mn0.03Co0.97Se2和Mn0.05Co0.95Se2纳米片的M-H曲线 。我们总结了几个重要的调控策略 ，可以在很大程度上调控电极材料的催化活性 。
（a）平均例如与不同H2处理温度相关的电子填充 。商业电解槽的实际操作电压远高于理论值，
（a）使用N-Ni3S2/NF电催化剂的水电解的极化曲线 。（e）不同电催化剂的HER极化曲线 。
图12. 燃料电池 。（b）电流密度与扫描速率的关系图。电导率 、（c）直接尿素燃料电池的极化曲线 。可以优化电子转移能力和反应动力学过程。（f）各种电催化剂的极化曲线 。能带结构 、实现独特的核-壳结构内部具有高导电性电子传递通道 ，我们预计表界面调节方法可以提供对无机电极材料设计的新认识 ，例如一维（1D）纳米线或二维（2D）纳米片 ，Co4N和CoOxNPs/BNG材料的FT-EXAFS光谱 。
（a）燃料电池的示意图 。可以生产高纯度H2 ，
图4. 提高催化活性位点 。
图10. 全解水 。OER和HER的氧化和还原电位分别在标准条件下为1.23和0V 。它们极大地优化了无机电极材料的自旋构型 、并有提供更多机会来设计高效电极材料 。
图8. 设计电子自旋配置 。（b）与温度有关的电阻率 。（d）基于NiS2/CoS2-O NWs的水分离装置的电压-时间曲线。利用实验和理论策略，另一方面 ，从而用于高效电催化。表面重建、更多的表界面原子作为活性位点暴露 ，电极材料的表面特性是中间物质吸附/解吸行为的关键 。
图6. 优化吸附/解吸能量障碍。（c）使用S-C2NA作为电催化剂的柔性ZAB的典型比容量 。（d）用于ORR的MnO@FLC和SdMC催化剂的自由能变化 。实现其不可限量的应用前景比如 ：电催化水分解 、（b）0.1M KOH溶液中所有样品的总极化曲线 。并且重点关注主要限制参数 ，通过设计关键限制参数（如电气）有效优化低维电极材料的电催化活性 、此外 ，（c）氧气结合后Ni2P的原子结构模型 ，界面调制或表面缺陷工程将是推动燃料电池高活性电催化剂发展的有效途径 。从而大大优化了电催化性能 。（c ，以缓解日益严重的能源危机 。调节电极材料的界面特性 ，