Angew、CEJ、Matter报道石墨炔研究新进展

Angew：高产率合成CuO/石墨炔助力光催化析氢

2022年8月19日，国际著名期刊Angew报道了一种直接使用六[(三甲基硅基)乙炔]苯（HEB-TMS）作为单体制备石墨炔（GDY）粉末的方法，该方法简化了已经报道的制备GDY常用的HEB-TMS的惰性保护操作和底物上剥离GDY等复杂过程，开创了一种高效、直接、无惰性气体保护的方法。
研究人员以CuCl₂做催化剂，按照分子量1:1的比例将HEB-TMS和CuCl₂添加到N，N-二甲基甲酰胺（DMF）中，在有氧条件下60℃反应24小时，离心清洗后得到黑色粉末，GDY产率接近100%。有趣的是，生成的GDY表面原位负载了平均直径为2.9nm的CuO纳米颗粒。使用0.5M盐酸去除CuO，可以得到纯度更高的GDY粉末。为展现CuO/GDY的应用潜力，研究人员将TiO₂作为参比半导体与CuO/GDY进行杂化，并将杂化后的产物（CuO/GDY/TiO₂）用于光催化制氢。由于GDY与CuO之间结合力好，CuO/GDY作为辅助催化剂显著提高了TiO₂的光催化活性，其H₂产率可达18mmolh^-1g^-1，与0.5% Pt负载TiO₂的光催化活性相当。这项工作提供了一种简便的无保护制备GDY的方法，并为GDY在不同领域的应用提供了新的思路。

文章题目：A Deprotection-free Method for High-yield Synthesis of Graphdiyne Powder with in-situ Formed CuO Nanoparticles
链接：https://doi.org/10.1002/anie.202210242TMED

CEJ：MXene/GDY纳米管复合薄膜助力固态超级电容器

2022年8月2日，Chemical Engineering Journal期刊报道了研究人员通过在MXene(Ti₃C₂T_x)层中横向和纵向插入石墨炔纳米管(GDY-NTs)，构建了一种结构上三维互连且可被氢离子穿透的MXene/石墨炔纳米管(MG)复合薄膜。
研究人员发现，GDY-NTs固有的面内孔隙与中空管状结构，可以使离子在GDY-NTs的轴向-径向方向传输，从而大大增加了每个流动段的离子流量。这种GDY-NTs的三维插层效应可以防止MXene的重新堆积，拓宽离子传输路径，降低离子传输阻力。受益于上述协同效应，该复合薄膜的比电容显著提高，在100mVs^-1扫速下，2Ag^-1时，MG复合薄膜表现出337.4Fg^-1的比电容和明显增强的倍率性能（73%），这比重新堆叠的纯Ti₃C₂T_x薄膜（230.8 Fg^-1 , 55%）要好得多。在此基础上，研究人员开发了一种非对称固态柔性超级电容器，其在750Wkg^-1的功率密度下具有19.7Whkg^-1的高能量密度，在8Ag^-1下循环10000次后电容保持率为88.2%。这项工作为解决高性能柔性超级电容器的MXene重新堆叠问题提供了一条新途径。

文章题目：MXene/Graphdiyne nanotube composite films for Free-Standing and flexible Solid-State supercapacitor
链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138398

Matter：化学键转化直接驱动石墨炔表面的发电

2022年7月14日，著名期刊Matter报道了研究人员首次利用气体分子（H₂O、NH₃和HCl）穿过石墨炔孔道时发生的炔-烯互变作用实现高效电荷转移并发电。
材料的转化一直受到科学家们的高度关注和研究，特别是一些新概念、新现象和新科学的发现。近日研究人员发现H₂O、NH₃和HCl三种气体分子都能够使GDY中的化学键转化而产生电流，原因是它们中的O、N、Cl原子中的孤对电子能供电，而且本身又具有强吸电子性，容易脱离。这种源自化学键转换的独特电现象可能为新能源研究提供了一个尚未探索的新领域。在H₂O分子的干预下，炔键的转化产生了可收集的感应电流，输出电压为58mV，电流高达203nA/cm²。此外该项工作还描述了多种系统，例如当使用NH₃和HCl气体来取代湿气时，GDY薄膜可以产生可观的感应电流。该项工作的发现了具有特殊分子结构和化学键的GDY中的电现象，为能源形态多样化的发展开辟了一个新的方向，也为未来新能源的开发和实践提供了便利。

文章题目：Chemical bond conversion directly drives power generation on the surface of graphdiyne
链接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.06.045

石墨炔材料经过多年发展，凭借其独特的的性能，已经在能源催化（光催化及光电催化等）、能源存储（锂离子电池，钠离子电池，硫电池及超级电容器等）、生物医学（靶向药物及肿瘤治疗等）、海水淡化及气体分离等领域的基础和应用研究方面取得了一系列前沿性成果，欢迎公众号在线咨询~

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