摘要：随着全球环境和能源危机的不断加剧,开发能够取代传统化石燃料的高效、清洁、可再生的新型能源成为21世纪人类社会的重要发展方向.氢气是一种绿色清洁的新型能源载体,氢能的发展是构建清洁低碳的新型能源体系和实现能源安全与可持续发展的重要途径,有助于国家实现碳达峰、碳中和的目标.电解水包括阴极析氢和阳极析氧两个半反应,通过电化学过程将水分解为氢气与氧气,是未来制备绿氢的重要技术手段[1].催化剂是影响电解水制氢效率的重要因素,合理设计并合成合适的载体是开发高效、稳定的电解水制氢催化剂的关键[2].

摘要：超级蒙烯材料是石墨烯材料家族的新成员。通过高温生长过程和巧妙的工艺设计,在传统材料表面沉积连续态石墨烯薄膜。借助高性能石墨烯“蒙皮”,赋予传统材料全新的功能,让原子级厚度的石墨烯薄膜搭乘传统材料载体走进市场。不同于石墨烯涂料在材料表面的物理涂敷,这种直接生长的连续态石墨烯“蒙皮”最大程度地保存了石墨烯的本征特性,有着广阔的应用前景。超级蒙烯材料体现了连续态石墨烯薄膜应用的新理念,借助传统材料衬底,解决了超薄石墨烯薄膜的无法自支撑问题,同时回避了金属衬底上薄膜生长的剥离转移难题。由于纳米级到亚微米厚度的石墨烯蒙皮基本上不改变支撑衬底材料的宏观形态,因此超级蒙烯材料具有工艺兼容性强的巨大优势,在不改变现役工程材料加工工艺的前提下发挥其独特的功能,可借力现役工程材料的广阔应用市场,将石墨烯薄膜推向实际应用。超级蒙烯材料可分为蒙烯非金属材料和蒙烯金属材料。按照支撑衬底材料的形态分类,又可细分为蒙烯箔材、蒙烯纤维、蒙烯粉体以及蒙烯泡沫等多种形态,构成琳琅满目的超级蒙烯材料家族。不同形态的超级蒙烯材料进行后加工处理或者与其他材料复合,将进一步丰富超级蒙烯材料家族的内涵。蒙烯玻璃纤维是超级蒙烯材料的典型代表,完美地融合了石墨烯与玻璃纤维的优异性能,已成功用在飞行器的防除冰领域。超级蒙烯材料新概念的提出将有力推动石墨烯与传统材料的融合,为连续态石墨烯薄膜材料的实用化开辟新路,为加快石墨烯材料的产业落地提供新的动力。

摘要：石墨烯纤维是一种由石墨烯片层紧密有序排列而成的一维宏观组装材料。通过合理的结构设计和可控制备,石墨烯纤维能够将石墨烯在微观尺度的优异性能有效传递至宏观尺度,展现出优异的力学、电学、热学等性能,从而应用于功能织物、传感、能源等领域。目前,石墨烯纤维主要通过湿法纺丝、限域水热组装等方法制备得到,其性能可以通过对材料体系和制备工艺的优化而进一步提升。本文首先介绍了石墨烯纤维的制备方法,然后详细阐述了石墨烯纤维的性能,讨论了其性能提升策略,并总结了石墨烯纤维的应用,最后对石墨烯纤维的未来发展、挑战和前景进行了展望。

摘要：以过渡金属为催化衬底的化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition,CVD)已经可以制备与机械剥离样品相媲美的石墨烯,是实现石墨烯工业应用的关键技术之一。原子尺度理论研究能够帮助我们深刻理解石墨烯生长机理,为实验现象提供合理的解释,并有可能成为将来实验设计的理论指导。本文从理论计算的角度,总结了各种金属衬底在石墨烯CVD生长过程中的各种作用与相应的机理,包括在催化碳源裂解、降低石墨烯成核密度等,催化加快石墨烯快速生长,修复石墨烯生长过程中产生的缺陷,控制外延生长石墨烯的晶格取向,以及在降温过程中石墨烯褶皱与金属表面台阶束的形成过程等。在本文最后,我们对当前石墨烯生长领域中亟需解决的理论问题进行了深入探讨与展望。

摘要：直接乙醇燃料电池由于其高能量密度，高转换效率，重量轻和低的工作温度等优势而备受关注。然而，阳极乙醇氧化缓慢的动力学过程以及乙醇氧化反应中催化剂易中毒的特点极大地限制了其在实际中的应用。贵金属Pt作为一类最常见的电催化剂具有优异的电学性质，因此对Pt的几何结构和电子结构的调控可能是解决上述问题的有效手段。

摘要：自组装是组装基元通过非共价键的相互作用自发形成特定结构的过程，是创造新物质和产生新功能的重要手段。自然界光合作用中心的原初反应是由集成在光合膜中的功能分子组装体高效完成。通过分子设计和组装手段构筑人工光合组装体不仅可以从结构和功能上模拟自然界光合作用中心制氢放氧的反应过程，而且能够为设计具有高效光催化分解水功能的人工光合组装体开辟新途径。

摘要：我国因石油资源匮乏,每年都需要进口大量石油。目前60%左右的石油依赖进口。但近年来由于中东地区政局不稳、战争频繁,导致石油供应不稳定,已经威胁到了我国的能源安全。因此寻找石油的替代品对于我国具有特殊的意义。费托合成反应可将来源于煤炭、生物质和页岩气的合成气（CO/H2）转化为液体燃料和化学品,具有替代石油制备燃料和化学品的能力,

摘要：聚合物太阳电池由p-型共轭聚合物给体和富勒烯衍生物或非富勒烯n-型有机半导体受体的共混活性层夹在透明导电电极和金属电极之间所组成,具有可溶液加工、质量轻、以及可制备成柔性和半透明器件等突出优点,近年来成为能源领域研究的热点1。聚合物太阳电池的商业应用需要实现器件的高效率、高稳定性以及低成本,这主要依赖于光伏材料的发展。聚合物太阳电池研究的早期阶段,器件效率很低,研究的关注点主要是提高效率,通过设计和合成窄带系、宽吸收和具有较低最高占有分子轨道(HOMO)能级的聚合物给体光伏材料,以及具有较高最低空分子轨道(LUMO)能级的富勒烯衍生物受体光伏材料,来提高器件的短路电流、开路电压和能量转换效率。

摘要：氨是一种重要的生产原料。除传统工农业用途之外,氨还具有含氢量高(质量比达17.6%)、易液化、易储运等优点。若能实现绿色高效合成氨,势必能为其作为清洁储氢、储能材料等重要应用提供基础。目前,工业上广泛采用的Haber-Bosch方法需要在高温高压(300–500 ?C,100–200 atm (1atm = 100 kPa))等苛刻条件下促进氮分子的活化。其能量和氢气都来自于化石燃料(如甲烷等),因而消耗大量的化石能源,并造成大量的二氧化碳排放。因此,寻找合适的绿色替代方案,在温和条件下实现高效、低能耗、低排放合成氨,成为亟待解决的科学挑战。

摘要：碳材料具有丰富的结构构型、奇特的电子结构和非凡的物理性质。比如,单质碳的结构构型包括三维的金刚石、二维的石墨烯、一维的纳米碳管、零维的富勒烯球;其导电性能迥异,禁带宽度从金刚石的E_g=5.47 eV、C60的E_g=1.5 eV、半导型碳纳米管的E_g〉0 eV和金属型E_g=0 eV、到石墨或石墨烯的0 eV。这些特征为碳材料结构的设计和剪裁提供了便利,