哈尔滨工业大学主办、Wiley出版集团合作出版的高起点新刊Electron第二卷第一期已于2024年2月正式上线！本期共收录4篇综述、4篇研究论文，内容涵盖单原子催化剂、电催化剂、催化机理、水系锌离子电池、锂硫电池、锂离子电池等领域。本刊所有文章均为开放获取，欢迎广大专家学者阅读下载！
全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/toc/27512614/2024/2/1
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1. 综述
为了推动高效非贵金属单原子氧还原（ORR）催化剂在氢燃料电池及金属空气电池中的应用， 电子科技大学陈远富教授、西北农林科技大学朱铭强教授、澳大利亚皇家墨尔本理工大学欧建臻教授团队综述了铁基（Fe-N-C）单原子催化剂在实用化过程中面临的挑战，如传统单原子位点（Fe-N᙮）的本征活性不足、单原子位点微环境的定向调控难以实现以及局域微环境与催化活性的构效关系尚未建立等。在该综述中，作者强调了利用Fe-N᙮位点与金属团簇、纳米颗粒之间的协同相互作用来解决上述问题的可能性与重要性。该综述涵盖了该方向最新的实验与理论研究结果，系统总结了Fe-N᙮位点与团簇、纳米颗粒、合金以及其他颗粒复合的Fe-N-C单原子复合催化剂的设计合成方法、结构表征技术、局域微环境对ORR催化活性的影响规律以及催化性能的协同增强策略，最后对Fe-N-C单原子复合催化剂面临的挑战和前景进行了总结和展望。该综述旨在推进研发低成本、高效率、实用化的铁基单原子催化剂，用以替代金属空气电池和氢燃料电池中的贵金属催化剂。
引用本文：
Srinivas K, Chen Z, Yu H, et al. Recent advances in Fe-N-C single-atom site coupled synergistic catalysts for boosting oxygen reduction reaction. Electron. 2024; 2(1): e26. https://doi.org/10.1002/elt2.26
2. 研究论文
中南大学王海燕教授&张旗团队针对水系锌离子电池电解液优化设计提出了新的策略。将一种高极性阴离子染料Procion Red MX-5b（PR）引入硫酸锌电解液中，重构Zn²⁺的溶剂化构型，利用多极性位点强化氢键网络，降低游离H₂O的反应活性，抑制析氢反应从而缓解腐蚀，提升锌负极的稳定性；通过对锌剥离/沉积过程的动态观测，发现PR特异性吸附改变了表面电场，消除了锌剥离/沉积的晶面取向偏好，显著提高了AZIBs的寿命，并揭露了电化学过程中离子迁移演化过程。该策略为水系锌离子电池电解液设计及界面动态演化机制解析提供了新视角。
引用本文：
Wang H, Hu C, Yang Z, et al. A common polar dye additive as corrosion inhibitor and leveling agent for stable aqueous zinc-ion batteries. Electron. 2023; 2(1): e21. https://doi.org/10.1002/elt2.21
3. 综述
海南大学田新龙教授、华中科大夏宝玉教授和陕西师范大学陈煜教授团队综述了以新型二维材料MXene为基体的析氧电催化剂的研究进展，详细讲述了MXene基复合催化剂的合成及其协同作用，并讨论了MXene基析氧电催化剂在电子调控、稳定性和结构演化方面的研究方向。
引用本文：
Chen J, Gao X, Li J, et al. Progress in MXene-based catalysts for oxygen evolution reaction. Electron. 2023; 2(1): e17. https://doi.org/10.1002/elt2.17
4. 综述
电子科技大学向全军教授与德国莱布尼茨催化研究所Eszter Baráth教授及Rajenahally V. Jagadeesh教授综述了轨道杂化在催化反应中的作用机制和调控策略以及与之相关联的反应活性描述符。
破译多相催化中的轨道杂化并且建立对大多数催化反应可靠且通用的描述符是极具前景和挑战性的。活性位点的轨道状态，以及催化剂本身与各种反应中间体的轨道杂化与表观活性、选择性甚至耐久性存在着内在的相关性。基于此，催化作用机理得以更加深入地阐明，从而使高活性催化剂的合理设计成为可能。
引用本文：
Yue X, Cheng L, Baráth E, Jagadeesh RV, Xiang Q. Deciphering orbital hybridization in heterogeneous catalysis. Electron. 2024; 2(1): e16. https://doi.org/10.1002/elt2.16
5. 研究论文
南昌大学杨震宇教授、张泽副教授团队设计制备了氮掺杂碳纳米管限域金属镍纳米材料（Ni@NCNT），并对其在贫电解液锂硫电池体系中的应用开展了研究，核心结果如下：
1. 以尿素、硝酸镍为原料，经高温煅烧制得Ni@NCNT纳米材料，其中金属镍纳米颗粒尺寸为20~45nm。
2. 金属镍能够强化多硫化锂的化学吸附，促进多硫化锂的还原以及硫化锂的氧化。
3. 碳纳米管限域策略能够有效抑制金属镍纳米颗粒的聚集，保持材料优良的稳定性和长久高效催化。
4. 以Ni@NCNT修饰隔膜后组装锂硫电池，在贫电解液（E/S = 3 μL mg⁻¹）或高硫负载（12.2 mg cm⁻²）条件下，展现出高比容量和优良循环稳定性。
引用本文：
Zhang Z, Xu Y, Xiong D, et al. Improving sulfur transformation of lean electrolyte lithium-sulfur battery using nickel nanoparticles encapsulated in N-doped carbon nanotubes. Electron. 2024; 2(1): e19. https://doi.org/10.1002/elt2.19
6. 综述
厦门大学马来西亚分校Wee-Jun Ong教授课题组全面深入地综述了在能源转换领域中具有重要地位的二维碳基异质结构电催化剂，特别聚焦于在阴极上的析氢反应（HER）和在阳极上的析氧反应（OER）领域。
作为可再生能源中的主力军之一，氢气以其极高的能量密度能有朝一日取代传统化石燃料并解决全球能源危机以及全球变暖。为了高效、稳定、廉价地大规模制取氢气，研究者们近年来发现二维碳纳米片、石墨烯和石墨炔基异质结构电催化剂在HER和OWS领域取得重大突破，表现出杰出的催化活性、良好的导电性和耐久性，是稀有贵金属Pt/C、RuO₂、IrO₂的优越替代品。未来需优化缺陷工程和空洞设计，探索高电流密度下电催化剂表现。应用逆向双极膜解决不同电解质要求，并且借助机器学习和先进制造技术，提高电催化剂设计和制备效率，助力可再生能源发展。
引用本文：
Mo W, Foo JJ, Ong W-J. Allying interfacial engineering of 2D carbon nanosheet-, graphene-, and graphdiyne-based heterostructured electrocatalysts toward hydrogen evolution and overall water splitting. Electron. 2024; 2(1): e20. https://doi.org/10.1002/elt2.20
7. 研究论文
西安交通大学滑纬博研究员与四川大学郭孝东教授、德国卡尔斯鲁厄理工学院Helmut Ehrenberg教授团队合作，提出了锂双位点掺杂策略来调整和优化P3型层状氧化物中的相成分，以增强其在高电压下的循环稳定性。该团队在原子尺度上系统地研究了不同锂含量对层状氧化物Na₂/₃LiₓNi₀.₂₅Mn₀.₇₅O₂+δ的结构的影响规律，发现增加Li含量可以生成P2/O3或P3/P2/O3型层状复合相。当电压区间是1.5-4.5V时，P3型Na₂/₃Ni₀.₂₅Mn₀.₇O₂（NL₀.₀NMO, R3m）材料在充放电过程中经历了一系列的相变：O3⇌P3⇌O3’⇌O3’’。但这种复杂的相变在P2/P3/O3型
Na₂/₃Li₀.₇Ni₀.₂₅Mn₀.₇₅O₂.₄（NL₀.₇NMO）氧化物中被有效抑制。因此，与P3型层状NL₀.₀NMO正极相比，NL₀.₇NMO正极在高电压下的循环性能得到有效提升。具体而言，NL₀.₇NMO正极在1 C、1.5-4.5V条件下循环10次后，容量保持率高达98%，远高于NL₀.₀NMO（83%）正极。
引用本文：
Yang X, Wang S, Li H, et al. Unveiling the correlation between structural alterations and enhanced high-voltage cyclability in Na-deficient P3-type layered cathode materials via Li incorporation. Electron. 2024; 2(1): e18. https://doi.org/10.1002/elt2.18
8. 研究论文
针对水系锌离子电池锌负极的问题，东北大学李犁教授团队联合英国中央兰开夏大学Kelarakis教授团队提出了一种结晶度工程策略，通过熔盐处理开发了高结晶性氮化碳（CCN）作为锌负极界面保护层，其高度有序的结构和丰富的表面极性官能团及预插层K⁺实现了强亲水性，Zn²⁺快速扩散动力学和高离子电导率；理论计算证实，与通常报道的具有无定形或半结晶结构的氮化碳（CN）相比，高结晶性氮化碳对Zn具有增强的吸附能力。因此，利用高结晶性氮化碳界面保护层修饰的锌负极实现了超长的对称电池循环寿命以及优异的全电池循环稳定性。这项工作是基于结晶度工程为实现超稳定锌金属负极界面保护层的设计提供了一种新的策略，并扩展了C₃N₄相关材料在高性能电池中的应用。
引用本文：
Liu C, Zhu Y, Di S, et al. Crystallinity engineering of carbon nitride protective coating for ultra-stable Zn metal anodes. Electron. 2024; 2(1): e29. https://doi.org/10.1002/elt2.29
本刊简介
【电子】（Electron）是由哈尔滨工业大学主办，与国际著名出版公司Wiley合作出版的国际性、高质量的学术期刊，由哈尔滨工业大学校长韩杰才院士担任主编，黄维院士、俞书宏院士、顾宁院士等领衔副主编团队，60余位领域内知名专家学者担任编委会委员。期刊编委聚集了17位国内外著名院士，17位科睿唯安全球「高被引科学家」，13位爱思唯尔「中国高被引学者」，10余位国际知名期刊主编或副主编。期刊瞄准「双碳」背景下的新形势和新挑战，以新兴材料的「电子」行为为主题，旨在通过跨学科的研究和交流，探索实现可持续发展的最新科学和技术成果，刊发能源、环境、生物医学、人工智能、电子信息等领域的材料基础理论和器件应用前沿成果，推动国际学术前沿领域的跨学科融合，为我国和人类经济社会的可持续发展贡献力量。
