综述：新兴二维硼烯纳米材料：合成、特性及氢能应用

（编辑推荐）本综述系统梳理了二维硼烯(Borophene)从理论预测到实验合成的突破历程，重点阐释了其独特的电子缺陷结构、各向异性特征及金属性导电优势。作为最轻的二维材料(Xenes)，硼烯在储氢(理论容量13.96 wt%)、电催化(HER/ORR)和离子电池(锂扩散能垒2.6 meV)领域展现出超越石墨烯的性能潜力，为氢能发展提供了革命性材料解决方案。

　　

Abstract
硼作为碳的相邻元素，虽具有相似的sp²杂化特性，但其独特的电子缺陷结构（三价电子四轨道）导致更复杂的成键方式。与石墨不同，三维体相硼缺乏层状结构，使得机械剥离法制备硼烯(Borophene)面临挑战。最新研究表明，通过金属晶体基底（如Ag(111)）可成功制备超薄硼烯，其展现出的金属导电性、各向异性和超高比表面积特性，为能源领域带来突破性机遇。

Introduction
自石墨烯问世以来，二维材料家族不断扩充，包括过渡金属硫化物(TMDs)、MXene等。作为单元素二维材料(Xenes)的新成员，硼烯因其不对称狄拉克锥(Dirac cone)结构和活性基底面位点备受关注。理论计算显示，硼原子簇在超过28个原子时会形成笼状结构，而较小尺寸则倾向于平面构型。通过分子束外延(MBE)法，研究者已在银基底上合成β₁₂和χ₃两种晶相，其周期性孔洞排列模式差异源于沉积速率和温度调控。

Synthesis of borophene
当前硼烯合成主要分为两类：金属基底沉积法（如MBE、CVD）和溶液剥离法。Ag(111)表面因适中的电荷转移能力成为理想基底，可补偿硼烯的电子缺陷。实验发现，低沉积速率下易形成条纹相，而高沉积速率则产生均匀相。值得注意的是，基底温度超过300°C时，硼原子会穿透银晶格形成亚表面结构，这对控制硼烯质量提出挑战。

Properties and hydrogen energy application
硼烯的电子结构赋予其三大核心优势：

1. 储氢性能：碱土金属掺杂可将理论储氢密度提升至13.96 wt%，远超DOE标准；
2. 电催化活性：在HER反应中，应变调控使氢吸附自由能(ΔG_H*)接近理想值0 eV；
3. 离子传输：锂离子沿锯齿方向的扩散能垒仅2.6 meV，对应1860 mA h g^-1的超高理论容量。

Conclusion and outlook
尽管硼烯研究取得进展，但实现无基底自支撑结构仍是难点。未来研究应聚焦于：

1. 开发新型保护策略（如h-BN封装）解决空气稳定性问题；
2. 探索镁基硼化物等非贵金属基底降低成本；
3. 通过应变工程精确调控狄拉克锥位置以优化催化性能。作为氢能领域的关键材料候选者，硼烯有望推动电解水制氢和燃料电池技术的跨越式发展。