电化学（中英文）

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1. 2024第二十二次全国电化学大会第二轮通知

电化学（中英文） 2024, 30 (5): 2-.

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2. 厦门大学“电化学研究范式”暑期学校2024招生简章

电化学（中英文） 2024, 30 (5): 3-.

摘要（2）

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3. “电化学研究范式”暑期学校2024圆满结束

电化学（中英文） 2024, 30 (8): 3-.

摘要（1）

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4. 基于电化学-热-力耦合模型的快速充电下锂离子电池的老化特性分析

左东旭, 李培超

电化学（中英文） 2024, 30 (9): 2402061-. DOI: 10.61558/2993-074X.3468

摘要（50）

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本文基于电化学-热-力（ETM）耦合模型，对快速充电下锂离子电池（LIB）的老化特性进行了数值研究。首先，通过COMSOL Multiphysics建立并求解了ETM耦合模型。随后，对电池进行了长循环测试，以探索LIB的老化特性。具体而言，从SEI的非均匀分布、SEI生长、热稳定性和应力特性等方面分析了充放电倍率和循环次数的增加对电池老化的影响。结果表明，充放电倍率和循环的增加导致SEI不均匀程度的增加，以及因SEI生成所造成的电池容量损失也随之增加。同时充放电倍率和循环数的增加也分别导致电池的发热量增加和散热率降低，从而使得电极材料热稳定性下降。此外，随着循环的进行，正极材料的von Mises应力高于负极材料，正极材料表现为拉伸变形，负极材料表现为压缩变形，正极的有效锂离子浓度低于负极的有效锂离子浓度，证明了电池正极材料在长循环下所发生的拉伸型断裂主导了容量损失过程。上述研究有助于研究人员进一步探索锂离子电池在快速充电条件下的老化行为，并采取相应的预防措施。

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5. 第九届全国固态电池研讨会在厦门隆重召开

电化学（中英文） 2024, 30 (11): 3-.

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6. 高电压LiCoO₂的表面结构与性能：回顾与展望

方建军, 杜宇豪, 李子健, 樊文光, 任恒宇, 易浩聪, 赵庆贺, 潘锋

电化学（中英文） 2024, 30 (6): 2314005-. DOI: 10.61558/2993-074X.3445

摘要（31）

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近年来，高电压LiCoO₂（LCO）正极的研发成为学术界和工业界广泛关注的焦点。研究表明，解决表面问题是提升高电压LCO性能的最有效途径。本综述系统回顾了高电压LCO所面临的问题，包括相变和裂纹的生成、与氧氧化还原相关的问题以及副反应，以及表面结构的退化。接着，我们深入阐述了表面调制，以及表面调制与电解质调制之间的相互作用。最后，我们展望了更先进的LCO正极的发展前景，包括低成本高质量的制造，设计适用于极端条件（如高温、高速充电、低温等）的LCO正极，并实现约220 mAh·g^-1的稳定容量释放。我们期望这项工作能为未来推动高电压LCO的发展和应用提供参考。

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7. 二硫化钼和碳纳米管复合物电极用于盐差能转换

李家俊, 张伟彬, 刘鑫宇, 杨静蕾, 尹易, 杨泽钦, 马雪婧

电化学（中英文） 2024, 30 (6): 2307121-. DOI: 10.13208/j.electrochem.2307121

摘要（97）

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海洋占地球水资源总量的97%，地表面积的70%以上。随着化石燃料等不可再生能源的持续消耗与可再生能源的快速发展，人们对海洋资源的利用越来越重视。海洋能包括潮汐能、波浪能、温差能和盐差能等。其中盐差能是海水和淡水相互作用产生的能量，是以化学能形式存在的海洋能，这种能量较多产生在河口处。目前，压力延迟渗透技术、反电渗析技术和电容混合技术是转换盐差能的三种主要技术。本文构建了一种基于电容混合技术的新型盐差电池，使用二硫化钼和多壁碳纳米管复合物电极作为阳极，活性炭作为阴极。将两种不同离子储存机制的材料复合在一起，二硫化钼具有类似石墨烯的层状结构，层间间距约为石墨烯的两倍，是一种可以与钠离子发生插层反应的电池电极材料。多壁碳纳米管具有典型的双电层效应，放电时在其表面吸附钠离子的同时，可以帮助钠离子更快地进入二硫化钼层间，加快离子传输效率和盐差能的转换效率。对该复合材料进行物理和电化学表征，并与活性炭电极组装的盐差电池，测试其盐差能转换能力。浓度响应电压150 mV，经过一个完整的四步循环后，转换能量密度可达6.96 J·g^-1。该器件原材料价格较低，并且不使用离子膜，更加环保，为转换盐差能的研究提供了一种新途径。

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8. 氮掺杂碳纳米管上钴和钌位点之间的电子通信促进碱性析氢反应

高梦婷, 卫莹, 霍雪萌, 朱文洁, 刘箐箐, 强晋源, 刘婉婉, 王颖, 李旭, 黄剑锋, 冯永强

电化学（中英文） 2024, 30 (9): 2403081-. DOI: 10.61558/2993-074X.3460

摘要（42）

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碱性电解水析氢反应作为获取绿色氢能源的重要途径具有广泛的研究意义和应用价值，但其缓慢的电极反应动力学及较高的过电位需要高效稳定的催化剂来加速反应过程。目前商用的铂（Pt）基催化剂因高昂的成本限制了其规模化应用。设计高效、低过电位的非 Pt 电催化剂仍然是一个重大挑战。钌（Ru）基催化剂因具有类 Pt 的活性氢结合能而受到广泛关注。本文以富勒醇和三聚氰胺为基体原料，与氯化钴和氯化钌在 150 °C 水热反应 24 小时，随后在氩气/氢气（5%）混合气氛下 600 °C热解处理，成功在氮掺杂碳纳米管（N-CNTs）上修饰了钴钌（CoRu）纳米合金，制备了一种新型高效的 Co，Ru 双金属电催化剂。得益于 Co 和 Ru 位点之间的电子通信，所得 CoRu@N-CNTs 具有优异的电催化析氢反应活性。在 1 mol·L ^-1 氢氧化钾水溶液中达到 10 mA·cm ^-2 的电流密度，所需过电位仅为 19 mV，塔菲尔斜率为 26.19 mV·dec^-1，优于基准 Pt/C 催化剂。本研究将为高效析氢电催化剂的设计与制造开辟一条新的道路，有力推动电解水制氢技术在能源存储与转化领域的应用推广，为我国“碳达峰与碳中和”战略目标的实施蓄势赋能。

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9. 基于铂纳米颗粒碰撞电化学用于快速检测乳腺癌MCF-7细胞

秦富星, 李明珂, 周汇龙, 文为, 张修华, 王升富, 伍珍

电化学（中英文） 2024, 30 (10): 2414004-. DOI: 10.61558/2993-074X.3483

摘要（50）

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癌症转移是全球癌症患者的主要死因，也是治疗癌症的主要挑战之一。循环肿瘤细胞（CTCs）在癌症转移过程中起着核心作用。但是，CTCs在外周血中的含量极少，在实际样本中检测CTCs极具挑战性，故高效富集和早期检测CTCs对于及时诊断疾病至关重要。本工作利用免疫磁分离技术和脂质体信号放大策略构建了一种创新的、精密的用于检测MCF-7细胞（人类乳腺癌细胞）的SNCE生物传感器。以包埋铂纳米颗粒（Pt NPs）的脂质体为信号探针，以自制的金超微电极（Au UME）为工作电极。Pt NPs与UME的每次有效碰撞都会产生可区分的阶梯型电流。根据细胞浓度与碰撞频率（单位时间内阶梯型电流数量）之间的关系，对MCF-7细胞进行了精确定量，实现了对MCF-7细胞的高灵敏度和特异性检测。该SNCE生物传感器线性范围为10 cells·mL^-1至10⁵ cells·mL^-1，检测限低至5 cells·mL^-1。此外，在复杂样本中成功检测到MCF-7细胞，表面SNCE生物传感器在患者样本检测方面具有巨大潜力。

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10. 利用膨胀网作为双极板流道结构优化碱性水电解槽

熊海燕, 朱振啸, 高鑫, 范晨铭, 栾辉宝, 李冰

电化学（中英文） 2024, 30 (9): 2312281-. DOI: 10.61558/2993-074X.3469

摘要（8）

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碱性水电解制氢是现今最为成熟的水电解制氢技术。电解槽由多个电解小室组成，单个电解小室由隔膜、电极、双极板和端板等组成。现有工业的双极板流道结构为凹凸结构，通过模具冲压成型制备，制备成本高且困难。凹凸结构电解小室存在电解液流动不均匀和电流密度低的问题，进而增加了碱性水电解制氢的能耗和成本。因而，本文首先根据现有工业的凹凸双极板流道结构搭建电化学和流动模型，分析电解小室电流密度、电解液流动和气泡分布情况。模型可靠性已通过与文献实验数据对照验证。其中，电化学电流密度决定了气体产率，气体在电解液中流动反过来影响电化学反应活性比表面积和欧姆电阻。结果表明，凹凸结构电解小室凹球底部流动速度几近为零，凸球表面电解液流速较大，流道结构中存在旋涡，电解液分布不均。接着，建模优化碱性水电解槽的流道结构，比较了凹凸结构、网状、菱形和膨胀网结构电解小室电化学和流动性能。结果表明，膨胀网结构电解小室电流密度最大，为3330 A/m²，电解液流速最大，为0.507 m/s。相同电流密度下，过电位最小，能耗最低。本文对碱性水电解槽流道结构的全面理解和优化提供一定的指导意义，为大规模电解槽设计提供理论基础。

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11. 2024世界燃料电池大会在甬召开

电化学（中英文） 2024, 30 (8): 4-.

摘要（2）

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12. 电化学促进的镍催化的α-氰基乙酸酯的α-芳基化反应

李子萌, 李章健, 方萍, 梅天胜

电化学（中英文） 2024, 30 (5): 2313004-. DOI: 10.61558/2993-074X.3435

摘要（19）

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β-氨基酸在医药领域有着广泛的应用。本文利用镍催化的成对电解策略，发展了一种羰基α-芳基化反应，实现了α-芳基-α-氰基乙酸酯的合成。产物可通过简单还原制备α-芳基-β-氨基酸，具有极高的附加价值。在温和条件下，以缺电子芳基溴与α-氰基乙酸酯为底物，可以良好的收率获得目标产物，且具有较好的官能团兼容性。当芳基溴过于富电子时，目标产物发生自偶联。使用DFT计算了产物负离子的还原电势，表明了富电子芳基取代使产物还原电势降低，更易于在阳极发生氧化。通过电化学分析和机理实验，推测为烯醇负离子配体交换型机理而非自由基加成型机理。

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13. 金属有机框架功能化的纳米通道对锶离子进行高灵敏度检测

王旭刚, 何正旭, 丁德芳, 罗雪芹, 戴力, 张炜奇, 马群, 黄羽, 夏帆

电化学（中英文） 2024, 30 (10): 2414003-. DOI: 10.61558/2993-074X.3482

摘要（4）

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锶-90是一种高放射性同位素，在食物链和骨骼结构中积累，对人类健康构成重大风险。在复杂的环境水样中，迫切需要一种高灵敏的锶-90检测策略。在这里，金属有机框架（metal organic frameworks）和特异性适配体修饰的固态纳米通道被设计用于高灵敏度的Sr²⁺检测。MOF导致的纳米通道有效孔径减小与适配体对Sr²⁺的特异性结合之间的协同作用放大了离子电流信号的差异，显著提高了检测灵敏度。MOF修饰的纳米通道对Sr²⁺表现出高灵敏度的检测，检测限（LOD）低至0.03 nmol·L^-1，没有修饰MOF纳米片的AAO的LOD仅为1000 nmol·L^-1。结果表明，MOF修饰的纳米通道对Sr²⁺的检测限LOD比未修饰MOF的纳米通道高约33,000倍，仿真模拟计算结果与这一实验趋势完全吻合。此外，加标回收实验实现了对各种水样中Sr²⁺的高度可靠性检测，回收率在94.00%至118.70%之间，变异系数低至2.89%至9.35%之间。APT/MOF/AAO传感系统在真实水样中表现出高回收率和低变异性，凸显了其在此类环境中的强大检测能力。这项研究为快速发展的先进纳米通道传感器领域及其在分析复杂样品方面包括环境污染物检测、食品分析、医疗诊断等的各种应用提供了宝贵的见解。

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14. 基于山梨醇添加剂电解质的可逆锌电化学

孙琼, 杜海会, 孙田将, 李典涛, 程敏, 梁静, 李海霞, 陶占良

电化学（中英文） 2024, 30 (7): 2314002-. DOI: 10.61558/2993-074X.3447

摘要（43）

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在水系锌离子电池中，锌枝晶、析氢，以及不稳定的锌界面使其表现出低的库仑效率和较差的循环性能。本文选用富含羟基的山梨醇作为电解质添加剂，用于重塑锌的溶剂化结构和调整锌阳极界面化学，有效抑制了水的分解以及锌枝晶的产生。一方面山梨醇与水分子强相互作用可以形成氢键网络，改变Zn²⁺离子与水分子之间的溶剂化壳层，减少结合水的比例，降低游离水活性；另一方面山梨醇和Zn阳极界面之间的吸附调节了Zn阳极表面结构，减少其与水分子的接触，获得热力学稳定、高度可逆的Zn电化学沉积/溶解。结果表明，含有山梨醇添加剂的Zn/Zn对称电池在1 mA·cm^-2和1 mAh·cm^-2的条件下实现了长达2000小时的循环寿命，在5 mA·cm^-2和5 mAh·cm^-2条件下也能超过250小时的循环寿命。添加山梨醇的Zn/Cu不对称电池获得了99.6%的库仑效率，比纯2 mol·L^-1 ZnSO₄电解质具有更高性能。Zn/PNDA全电池可在1 A·g^-1电流密度下稳定放电超过2300次，并且保持了较好的电池容量。本论文通过向传统电解质中添加安全无毒的山梨醇，提升了对锌阳极界面的保护作用以及循环性能，改善了锌的可逆沉积/溶解电化学性能，为高性能水系锌离子电池的探索提供了新思路。

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15. 电化学方法诱导强金属-载体相互作用提高氢氧化反应催化剂的CO耐受性

李申宙, 林子杰, 陈麒安, 蔡钊, 李箐

电化学（中英文） 2024, 30 (12): 2404121-. DOI: 10.61558/2993-074X.3474

摘要（12）

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诱导经典强金属-载体相互作用（SMSI）是一种提高负载型金属催化剂性能的有效途径，这指的是载体包覆金属纳米颗粒的结构重构效应。传统的SMSI诱导方式是热还原方法，但这过程中往往伴随着会损害催化活性的金属纳米颗粒的长大过程。为了解决这一问题，本研究开发了一种温和的电化学方法来诱导SMSI，并在核壳结构CNT@SnO₂载体上负载的Pt纳米颗粒催化剂中进行了验证。高分辨透射电镜（HRTEM）和电化学测试结果证实了电化学诱导方法成功在Pt纳米颗粒表面构建了SnO_x包覆层。这种SnO_x包覆层可以保护Pt纳米颗粒在氢氧化反应（HOR）中不受CO杂质的毒害。实验显示，当H₂中混入10000 ppm浓度的CO时，E-Pt-CNT@SnO₂的HOR电流密度经过2000 s后仍能保持85%，而商用Pt/C在相同条件条件下工作300 s则完全失活。此外，SnO_x包覆层与Pt纳米颗粒之间存在电子相互作用，这导致电荷从载体迁移到Pt纳米颗粒上，并在远离界面处聚集。这种电荷转移降低了Pt对H中间体的吸附能，提高了E-Pt-CNT@SnO₂的HOR活性，催化剂的交换电流密度为1.55 A·mg_Pt^-1，是商业Pt/C的1.3倍。原位拉曼光谱和理论计算结果表明，电化学诱导SMSI的关键因素是Pt纳米颗粒对Sn-O键强度的减弱。此外，Pt纳米颗粒对载体不同区域的Sn-O键强度的弱化存在差异，其中表面Sn原子与内部O原子之间的键强度弱于Sn原子与表面O原子之间的键强度，这促进了SnO_x团簇的形成和迁移。

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16. 氧化铜光电化学分解水反应速率方程

高博远, 冷文华

电化学（中英文） 2024, 30 (8): 2312111-. DOI: 10.61558/2993-074X.3467

摘要（16）

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P型半导体光催化分解水是一种非常有前景的制氢方法。尽管对其反应动力学进行了很多研究并取得了不少进展，但建立其速率方程鲜见文献报道。本文采用积分电量和电化学阻抗谱等多种电化学方法研究了典型p型半导体氧化铜（CuO）光电化学分解水时光生电荷浓度、界面电荷转移速率常数及其与反应速率（光电流表示）之间的关系，力图建立其速率方程。结果表明，电极界面电荷转移速率常数与光生电荷浓度指数相关，光电流等于此速率常数乘以光生电荷浓度，反应级数（以光生电荷计）为一级，不同于常规化学反应速率方程和类似文献报道结果。这种光生电荷浓度相关的电荷转移速率常数主要是由于光生电荷在表面态中积累导致费米能级钉扎（伽伐伲电位是反应主要驱动力）和/或Frumkin行为（化学位是反应主要驱动力）引起。我们认为，该速率方程的建立对进一步研究CuO光电极析氢反应机理和设计CuO基高性能光催化剂具有指导意义。

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17. 锂氧电池中钌基电催化剂的研究进展

王昱喆, 蒋卓良, 温波, 黄耀辉, 李福军

电化学（中英文） 2024, 30 (8): 2314004-. DOI: 10.61558/2993-074X.3466

摘要（50）

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可充电锂氧（Li-O₂）电池因其高能量密度而受到广泛关注。然而，缓慢的阴极动力学导致较高过电压和较差的循环性能。为了克服这一问题，不同种类的阴极催化剂已经开始被探索。其中，钌基电催化剂已被证明是促进析氧反应（OER）的极具前景的阴极催化剂。由于钌基催化剂与超氧根阴离子（O₂^-）中间体之间存在强相互作用，因此可以通过调节Li₂O₂的形态来促进过氧化锂（Li₂O₂）的分解。本文介绍了钌基电催化剂的设计策略，以提高其在锂氧电池中的OER催化动力学。不同结构的钌基催化剂已经被总结，包括金属颗粒（钌金属和合金）、单原子催化剂和不同底物（碳材料、金属氧化物/硫化物）负载钌的化合物，以调节钌基电催化剂的电子结构和基体结构。这些钌基电催化剂调节了对LiO₂的吸附，提高了OER活性，抑制了副产物的形成，从而提升了Li-O₂电池的可逆性和循环稳定性。然而，Li-O₂电池仍然面临着许多挑战。其中之一是锂金属阳极的问题，锂的不稳定性和安全性一直是Li-O₂电池研究的一个关键问题。此外，电解质的选择和阴极材料的优化也是当前研究的重点之一。为了提高Li-O₂电池的性能，还需要对添加剂（即氧化还原介质）进行更深入的研究，以提高电池的循环寿命和能量密度。这些挑战的克服将需要跨学科的合作和持续的研究努力，以推动Li-O₂电池的进一步发展。

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18. 水性锌离子电池的无枝晶策略：结构、电解质和隔膜

吴刚, 杨武海, 杨洋, 杨慧军

电化学（中英文） 2024, 30 (12): 2415003-. DOI: 10.61558/2993-074X.3487

摘要（11）

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能源需求的持续增长和环境污染的加剧构成了亟待解决的主要挑战。开发和利用风能和太阳能等可再生、可持续的清洁能源至关重要。然而，这些间歇性能源的不稳定性使得对储能系统的需求日益迫切。水系锌离子电池（AZIBs）因其独特优势，如高能量密度、成本效益、环保性和安全性，受到广泛关注。然而，AZIBs面临着重大挑战，主要是锌枝晶的形成严重影响了电池的稳定性和寿命，导致电池失效。因此，减少锌枝晶的形成对于提高 AZIBs 的性能至关重要。本综述系统而全面地梳理了当前抑制锌枝晶形成的策略和进展。通过综合分析锌阳极、电解质、隔膜设计和改性以及其他新机制的最新发展，为研究人员提供一个透彻的理解，以指导未来的研究，推动水性锌离子电池技术的发展。

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19. 基于Au@MoS₂的多巴胺电化学传感研究

安宁, 苏妮, 李欣然, 刘建宇, 王其炎

电化学（中英文） 2025, 31 (3): 2407241-. DOI: 10.61558/2993-074X.3503

摘要（85）

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多巴胺（Dopamine，DA）是一种重要的神经递质，其准确检测对临床诊断和神经科学研究至关重要。由于多巴胺具有电化学活性，常通过电化学方法进行检测，电化学方法因其操作简便、响应迅速、适用于在体分析而备受关注。本文本研究采用HAuCl₄还原的方法在二硫化钼纳米片上修饰金纳米颗粒制备了Au@MoS₂复合材料，旨在构建一种高灵敏度的多巴胺电化学传感器，以增强DA吸附，从而提升检测多巴胺的性能。SEM、TEM、EDS、XPS、XRD证实了Au@MoS₂的成功合成，并且金纳米颗粒均匀分布在MoS₂纳米片表面。电化学表征结果表明，Au@MoS₂/GCE在10 μmol·L^-1 DA溶液中表现出明显的氧化峰，且电化学活性显著优于未修饰的GCE和纯MoS₂。DPV结果表明，Au@MoS₂/GCE在800 nmol·L^-1至10 μmol·L^-1范围内对DA呈现良好的线性关系，检出限（LOD）低至78.9 nmol·L^-1（S/N=3），并且对其他共存干扰物质具有优良的选择性。此外，在Au@MoS₂表面进行激光诱导产生带有表面带有大量负电荷缺陷的LIAu@MoS₂,，实现了对低浓度DA的超灵敏检测。此外，激光诱导的Au@MoS₂（LIAu@MoS₂）由于表面富含大量带负电荷的缺陷，能够实现对低浓度DA的超灵敏检测。综上所述，本文成功制备了Au@MoS₂复合材料，并构建高灵敏度的多巴胺电化学传感器。该传感器具有成本低廉、操作简单和易于量产的特点，显著提升了对DA的传感性能，在生物传感领域具有潜在的应用前景。

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20. 系列综述（1/4）:重庆大学魏子栋教授课题组在电化学能源转换方面的研究进展：燃料电池高性能氧还原催化剂

陈发东, 谢卓洋, 李孟婷, 陈四国, 丁炜, 李莉, 李静, 魏子栋

电化学（中英文） 2024, 30 (7): 2314007-. DOI: 10.61558/2993-074X.3459

摘要（22）

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燃料电池的规模化应用，尚需解决燃料电池成本高、工况下寿命短，以及核心材料电催化剂依赖进口等瓶颈和卡脖子问题。重庆大学魏子栋研究团队针对燃料电池面临的关键科学与技术问题，致力于开展提升燃料电池空气电极性能及低成本化的基础科学问题研究。本综述总结了该课题组过去三十年来围绕低铂和非贵碳基材料，提升空气电极活性与耐久性的研究进展。在铂基催化剂方面，首先阐述了Pt/C阴极催化剂的失活机制；总结了通过调节铂颗粒的纳米结构、修饰催化助剂、开发新型载体材料和精确调控三相界面微环境等，降低铂用量、提升电极性能和利用率的调控机制和制备策略。在非贵碳基催化剂方面，阐述了掺杂碳基催化剂氧还原活性的调节机制和失活机理；总结了致密活性位碳基催化剂结构调控、稳定性增强策略与绿色宏量可控制备策略。综述最后对低成本、长寿命燃料电池催化层结构优化与设计原则，以及面临的挑战进行了总结和展望。

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21. 锂离子电池正极材料原位漫反射光谱电化学研究

陈露露, 李浩冉, 刘维祎, 王伟

电化学（中英文） 2024, 30 (6): 2314006-. DOI: 10.61558/2993-074X.3446

摘要（87）

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发展原位电化学光谱方法对深入研究电化学反应机理，并最终提高电池性能有着重要价值。建立在这一认识之上，能够应用于电池体系的原位光谱电化学表征技术被认为是表征电池电极材料性能的有效方法。但是受限于电池严格密封的不透明外壳和当前商用电池体系严格隔绝水氧的客观要求，开发更贴近真实电池工作条件的原位光谱电化学表征技术仍有较大需求。基于此，本文设计了一种基于传统纽扣电池架构的原位电化学池，该装置通过特殊设计实现了在尽可能模拟电池工作环境的前提下拥有透明的上盖，从而使发生电化学反应的同时进行光学检测成为可能。利用这一电化学池，本文以锂离子电池中常用的正极材料LiFePO₄(LFP)、NCM811和LiCoO₂(LCO)为例，对其电化学反应过程中的漫反射光谱进行了采集和分析。相关数据定量地揭示了不同种类电极材料在一般反射光路架构下对不同波长可见光的响应关系，并能够直接用于对单色光检测场景下的波长优化提供指导和依据。更进一步，本文还对不同材料在充放电过程中的光谱特征进行了定量分析，揭示了其光谱特征同材料内在能级状态间的相关性。综上，本文提出了一种基于漫反射光谱的原位光谱电化学表征方法，作为对光谱电化学应用于电池体系的有效补充，本方法能够为评估电极材料性能提供一种全新且简单直接的途径，并最终助力电池性能的提升。

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22. 纳米电极上单纳米气泡的伏安分析和电催化

罗贤准, 陈晓虎, 李永新

电化学（中英文） 2024, 30 (10): 2414001-. DOI: 10.61558/2993-074X.3475

摘要（51）

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PDF（pc）（1160KB）（265）

利用金纳米盘电极的极小尺寸（Au NEs，半径小于50 nm），研究了在纳米电极表面产生的单个氢纳米气泡，以评价其析氢性能。我们研究了Au NEs在不同浓度硫酸中的电化学行为，结果表明CV的形状随着硫酸浓度的增加从S型波逐渐变为峰型波。根据纳米气泡的形成机理，得出了产生单个纳米气泡的最小硫酸浓度，表明此时氢气在电极表面达到了临界过饱和，产生了单个纳米气泡和电化学峰型响应。并通过微动力学模型评价了金纳米电极和金@二硫化钨量子点纳米电极（Au@WS₂ NEs）的析氢反应（HER）活性。结果表明，在Au NEs表面的临界溶解氢气浓度约为0.4 mol·L^-1，相当于室温和大气压下溶于水中氢气过饱和度的500倍。此外，通过对单个纳米气泡形成前的电流强度的微动力学分析，发现Au@WS₂ NEs和Au NEs析氢反应的决速步骤分别为Heyrovsky step和Volmer step，Au@WS₂ NEs决速步的标准速率常数（k⁰）约为Au NEs的12倍，表明Au@WS₂ NEs具有更高的HER活性。随着HER活性的增加，气泡形成电位转向更正的电位。这项工作利用极小尺寸的纳米电极甚至包括分子尺寸的纳米电极对其表面产生的单个氢纳米气泡进行研究，为纳米气泡电化学研究提供了基础，并为后续基于气泡的应用提供了新的思路，可以帮助我们设计和筛选应用于基础电化学、电催化和能源相关领域的新型纳米材料，特别是在单个实体水平上。

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23. 数据驱动发展下一代镁离子固态电解质

杨方令, 佐藤龙平, 程建锋, 木須一彰, 王倩, 贾雪, 折茂慎一, 李昊

电化学（中英文） 2024, 30 (7): 2415001-. DOI: 10.61558/2993-074X.3461

摘要（40）

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PDF（pc）（1521KB）（260）

镁（Mg）在地壳中的储量丰富且理论体积容量高，这使得其在储能领域备受关注，特别是在固态电池中，它极具发展潜力，可作为锂（Li）的替代品。然而，镁离子在固态电解质（SSE）中传导缓慢，这是阻碍镁离子固态电池发展的关键挑战之一。近年来，各种传导镁离子的SSE被广泛报道，但很难从单一的文献报告中得出关键的信息。此外，进一步阐明镁离子SSE的结构与性能关系是有必要的，这将为SSE提供更精确的设计指南。在这篇文章中，我们基于数据挖掘分析了过去四十年报道的具有高离子电导率的镁基SSE的结构特征，总结了三个优化镁离子固态电解质的策略。基于实验和理论计算技术的发展，讨论了现阶段开发镁固态电解质的机遇和挑战，论述了实验、理论计算和机器学习在开发新型高性能镁离子SSE过程中的协作过程。我们为优化和开发下一代镁离子固态电解质提供了大数据见解。

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24. 电化学脱卤氘化研究进展

李鹏飞, 寇广生, 亓丽萍, 仇友爱

电化学（中英文） 2024, 30 (5): 2313005-. DOI: 10.61558/2993-074X.3442

摘要（22）

HTML （23）

PDF（pc）（1096KB）（260）

近年来，含有氘原子的化合物在包括材料和生物医药在内的各个领域中的重要性日益增加，被广泛应用于化学和生物学的机制研究中，将氘原子引入有机化合物已经成为药物分子发展的重要方向之一。同时，在非生物活性物质的活体内氚标记的化合物也发挥了重要作用。自美国食品药品监督管理局（FDA）批准的第一种用于临床治疗的氘化药物问世以来，氘标记的化合物就迅速成为人们关注的焦点，各种有机化合物的氘化方法被广泛开发。其中，卤化物的还原氘化具有高选择性的优势，但是大部分反应策略受到氘源和催化模式的限制。有机电合成作为一种相对绿色的催化模式以及其对氧化还原反应的广泛适应性，电化学卤化物的还原氘化成为替代传统卤-氘原子交换的重要方法之一，它避免了传统方法中过渡金属催化剂、金属试剂及昂贵氘代试剂的使用。近年来卤化物的电化学脱卤氘化得到很快的的发展，电化学脱卤氘化通常仅需要重水作为最廉价易得的氘源就能高效得到高氘代掺入率的产物，这为氘代化合物的合成与发展提供了重要的支撑。本文根据卤化物的类型，综述了电化学条件下芳基卤化物和烷基卤化物还原氘化的最新进展以及其反应机制，有望为未来更为广泛的氘代方法研究以及氘代化合物的研究提供一定的基础.

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25. 电解质杂化效应衍生的高性能水系超级电容器

马世花, 尹起, 赵金平

电化学（中英文） 2024, 30 (11): 2408051-. DOI: 10.61558/2993-074X.3481

摘要（25）

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PDF（pc）（2434KB）（230）

水系超级电容器具有快速充放电特性，已经成为一种重要的电化学储能器件。然而，它们的应用受到了较窄电压窗口的制约。尽管近年来盐包水（WIS）电解质的设计已显著克服了这一应用缺陷，但工作电压窗口高达2.5 V的WIS体系仍然非常稀缺。为了丰富超级电容器所用高压水系电解质的类型，本文基于三氟甲烷磺酸四甲基铵盐（TMAOTf）的电化学惰性，报道了一种由TMAOTf、双三氟甲基磺酸亚酰胺锂（LiTFSI）、水（H₂O）和乙腈（ACN）组成的TMAOTf基杂化电解质，鉴于ACN对自由水的配位效应、Li⁺的溶剂化效应以及TFSI^-的化学惰性，TMAOTf基杂化电解质展现出优良的非燃特性，且其电化学稳定窗口（3.35 V）远比目前所报道经典WIS电解质的要宽。进一步将这种杂化电解质与商业活性炭电极（YP-50F）所匹配，所构筑的水系超级电容器能够输出宽的工作电压窗口（2.5 V）、高的倍率性能（10A·g^-1下的容量保持率为80%）、长的循环寿命（45,000次循环）和优异的低温性能（-20 ^oC下循环2000次的容量保留率为99.99%），克服了水系超级电容器电压窗口与循环寿命的冲突。因此，这种TMAOTf基复合水系电解质的设计不仅丰富了具有长循环寿命和高工作电压窗口水系超级电容器的类型，也证明了电解质杂化策略对构筑高性能储能器件的有效性，为碳中和目标的实现蓄势赋能。

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26. 金属氮化物作为锂硫电池阴极硫骨架材料的研究

熊海基, 朱成威, 邓丁榕, 吴启辉

电化学（中英文） 2025, 31 (2): 2407061-. DOI: 10.61558/2993-074X.3489

摘要（34）

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由于锂硫电池高理论能量密度（2600 Wh·kg^-1）和比容量（1675 mAh·g^-1），被认为是集成可再生能源系统用于大规模能量存储的潜在解决方案之一。但由于“穿梭效应”、容量衰减和体积变化等障碍阻碍了锂硫电池的成功商业化。现阶段已提出各种策略以克服技术障碍，本文综述了不同金属氮化物作为高性能锂硫电池阴极宿主材料的应用，总结了不同宿主材料的设计策略，讨论了金属氮化物性质与其电化学性能之间的关系，最后，提出了对金属氮化物设计和发展的合理建议，以及促进未来突破的想法。我们希望本文能够引起更多关于金属氮化物及其衍生物的关注，并进一步促进锂硫电池的电化学性能。

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27. 全固态钠离子电池：次世代电池竞赛中的领先竞争者

朱瑞杰, 李泽辰, 张伟, 奈須滉, 小林弘明, 松井雅樹

电化学（中英文） 2024, 30 (12): 2415002-. DOI: 10.61558/2993-074X.3476

摘要（16）

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使用陶瓷电解质的全固态锂离子电池（LIBs）被认为是理想的可充电电池形式，因为它们具有高能量密度和安全性。然而，在追求全固态LIBs的过程中，锂资源层面的问题往往被选择性的忽视了。最具实用化潜力的富锂陶瓷电解质会使得全固态LIBs的锂消耗量是常规LIBs的数倍至数十倍。考虑到以当前的锂资源条件很难支撑全固态锂离子电池的可持续发展，另一种同样能够提供高能量密度和安全性双重优势的系统——全固态钠离子电池（SIBs），相比于锂离子电池具有更显著的可持续性优势，并有可能成为下一代高能量密度电池发展竞赛中的有力竞争者。然而，目前关于全固态钠离子电池的研究依然处于十分初步的阶段，本文简要介绍了全固态SIBs的研究现状，并通过对聚合物类材料，钠超离子导体（NASICON）类材料等固态钠离子导体的总结讨论，解释了全固态SIBs的可行性与潜在优势的来源。此外，本文还简要讨论了通过人工智能辅助开发固态钠离子导体的可行性，旨在激发研究人员的兴趣并吸引更多人关注到全固态SIBs这一领域中。

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28. 不同荷电状态18650 LiFePO₄电池的排放气体燃爆特性数值分析

王世林, 龚旭, 刘丽娜, 李奕彤, 张宸语, 许乐俊, 冯旭宁, 王淮斌

电化学（中英文） 2024, 30 (8): 2309241-. DOI: 10.61558/2993-074X.3454

摘要（9）

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PDF（pc）（1405KB）（223）

锂离子电池排放气体的燃爆特性是决定锂离子电池火灾危险性的关键因素，因此探究锂离子电池排放气体的燃爆危害性可以为储能电站和新能源汽车燃爆事故救援与防护提供指导，从而促进锂离子电池的应用与发展。建立在这一认识之上，结合前人关于锂离子电池产气的研究，本文开展了不同SOC的18650磷酸铁锂电池热失控排放气体的燃爆风险研究。通过“消元”的方法计算含有二氧化碳惰性气体影响的混合气体爆炸极限，利用Chemkin-Pro软件对电池排放气体/空气的层流火焰速度与绝热火焰温度进行数值模拟，并对体系内的自由基浓度与主要基元反应敏感系数进行分析，综合评估电池排放气体燃爆危害性。研究发现100% SOC电池排放气体的爆炸下限最低，反应体系中具有抑制作用的基元反应敏感系数较低且自由基浓度更高，因此具有最大的层流火焰速度与绝热火焰温度。电池排放气体燃爆危害随SOC增加而增加，直至100% SOC时燃爆风险最大且危害性最高，然而随着电池过充电相关危害性却有不同程度下降。本文为锂离子电池排放气体燃烧机理分析提供了可行的方法，揭示了SOC对电池排放气体燃爆危害性的影响，对锂离子电池储存与运输安全、储能电站安全防护及相关灭火剂的选择提供了参考。

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29. 钯催化电化学烯丙位4-吡啶化反应中的配体作用研究

丁伟杰, 杨春晖, 冯钟涛, 陆仕荣, 程旭

电化学（中英文） 2024, 30 (5): 2313003-. DOI: 10.61558/2993-074X.3438

摘要（19）

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PDF（pc）（2020KB）（218）

过渡金属络合物在电化学合成中获得了广泛的应用，其中配体对于络合物在电场中稳定性、催化活性以及选择性的影响还了解有限。4-氰基-吡啶作为一种高效吡啶化试剂，在自由基化学中获得广泛应用。在前期的工作中，我们实现了电化学条件下，手性双膦配体钯络合物催化4-氰基-吡啶与烯丙基醋酸酯反应，构建了多种手性烯丙基吡啶化合物。我们发现双膦配体对反应有着关键的作用，决定着反应的活性、区域选择性和对映选择性。在本工作中，我们系统性地研究了多种双膦配体钯金属络合物，在烯丙基醋酸酯与氰基吡啶的电化学还原偶联过程中的性质。通过控制实验，电化学分析以及理论计算等方法，我们揭示了双膦配体对于络合物稳定性及反应区域选择性的影响。进而，我们发现在电场条件下存在一个非稳定价态的过渡金属络合物。这个非稳定价态的过渡金属络合物中，双膦配体可以将电荷和自旋密度分散于整个络合物之中，而不是局限于金属离子之上。这样，络合物既可以作为电子转移催化剂，也可以作为过渡金属催化剂，同时控制整个电子转移过程以及成键过程。我们认为这种配体与金属在电场条件下的非稳定价态络合物，展现了电化学条件下过渡金属催化的独特能力，这有助于发展未来的新型的电化学催化体系。同时，我们还发现锌电极至关重要，其不仅可以活化4-氰基吡啶，还可以淬灭氰根离子，展现出Lewis酸性金属离子的特殊用途。

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30. 微纳米尺度两互不相溶电解质溶液界面的单颗粒碰撞电化学

杨丽芳, 陈俊杰, 陈灵玉, 金思琪, 方韬雄, 何思佳, 沈粮骏, 黄新建, 孙霄航, 邓海强

电化学（中英文） 2024, 30 (11): 2414005-. DOI: 10.61558/2993-074X.3495

摘要（31）

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单颗粒碰撞电化学通过溶液中颗粒与电极的随机碰撞，以单颗粒分辨率直接表征实体/颗粒，获得丰富的物理化学信息，成为近二十年来电分析化学的前沿之一。有趣的是，（微/纳米级）传感电极从可极化的液/液（汞/液）界面发展到固/液界面，再到液/液界面（即两互不相溶电解质溶液界面，ITIES），仿佛完成了一个循环（但实际上并没有）。ITIES凭借其可极化性（在水/α,α,α-三氟甲苯界面处高达1.1 V的电势窗口）和高重现性，已成为蓬勃发展的SECE中最新的传感电极。SECE在固/液界面发展起来的四种测量模式（直接电解、介导电解、电流屏蔽和电荷置换）也在微型ITIES上得到了充分实现。本文将从基本概念、运行机制和最新进展（例如离子体的发现、法拉第离子转移的屏蔽效应等）的角度讨论ITIES中的这四种模式，并展望这一新兴领域未来的发展方向。

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