近日,石墨炔(Graphdiyne,GDY)异质结材料的研究取得了不错的进展,在光电探测、锂离子电池和电催化CO2应用中成果颇丰,本期小丰特别整理了3篇TOP期刊里的石墨炔异质结材料,一起看下~
石墨炔上的高效范德华异质结,实现高性能光电探测器
不同于石墨烯的零带隙,石墨炔具有直接带隙和高迁移率的优异性能,成为解决石墨烯基低效异质结瓶颈的后起之秀。
AdvancedScience报道了一种高效的石墨炔/二硫化钼(GDY/MoS2)II型异质结在电荷分离中的高性能光电探测器中的应用。由于从MoS2到GDY的超快热空穴传输,与原始材料相比,GDY/MoS2界面上的俄歇复合被抑制了6倍。在可见光照射下,GDY/MoS2器件的短路电流为-1.3×10-5A,开路电压为0.23V。作为一种正电荷吸引体,在光照下,富含炔烃的框架对邻近的MoS2产生光诱导栅控效应,进一步增强了光电流。因此,该器件具有宽带检测能力(-nm),最大响应度为78.5AW-1,检测速度高达50μs。这项研究结果为GDY在未来光电中的应用中开辟了一种新的策略。
文献名称:HighlyEfficientVanDerWaalsHeterojunctiononGraphdiynetowardtheHigh-PerformancePhotodetector
用石墨炔提高铁阳离子空位以增强伪电容锂俘获能力
在原子水平上调控电极材料的电子结构是控制电极具有优异速率能力的关键。Angewandte报道了研究人员在调控材料电子结构的基础上,提出了石墨炔/四氧化三铁异质结构(IV-GDY-FO)的设计思路,并可控制备了含有阳离子铁空位的负极材料,其目标是推动锂离子电池(LIBs)向超高容量、优异的循环稳定性和卓越的速率性能方向发展。
石墨炔作为载体可使Fe3O4均匀分散而不团聚,并在降低体系能量的同时诱导Fe的高价。Fe空位的存在可以调节空位和相邻原子周围的电荷分布,从而促进电子传输,降低Li+扩散障碍,增加锂离子扩散,从而显示出优异的伪电容过程和锂离子存储优势。优化后的电极IV-GDY-FO在0.1℃时容量为.1mAhg-1,具有优异的循环稳定性和速率性能,即使在10℃时比容量也高达.4mAhg-1。
文献名称:BoostingFeCationicVacancieswithGraphdiynetoEnhanceExceptionalPseudocapacitiveLithiumIntercalation
在SnOx/GDY异质结构电催化剂助力CO2还原
利用CO2和水高效生产甲酸盐(HCOO-)的一个重要步骤是开发在大电流密度下具有高选择性和活性的电催化剂。NanoEnergy报道了一种新型异质结构电催化剂,通过在石墨炔上选择性生长多晶锡氧化物实现了高选择性的CO2还原反应。研究结果表明,GDY在有效调节Sn的价态和催化剂的相结构转变、提高电荷转移能力和活性位点数量方面具有天然的优势,因而具有优异的催化性能。SnOx/GDY催化剂可选择性地高效生成关键的中间产物*OCHO,并通过完全抑制竞争HER促进甲酸盐的生成,极大地促进了CO2RR的生成。同时在常温常压下SnOx/GDY具有优异的CO2-甲酸盐转化性能,反应选择性高达99.5%,在-0.9VvsRHE下,在mAcm-2的大电流密度下,甲酸酯产率高达.42μmolh-1cm-2。
文献题目:HighlyselectiveconversionofCO2toformateonSnOx/GDYheterostructuredelectrocatalyst