综述:碳基材料的等离子体功能化用于电催化应用
《Materials》:Plasma Functionalization of Carbon-Based Materials for Electrocatalytic Applications
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时间:2026年09月06日
来源:Materials 3.7
摘要
碳基材料因其高电导率、化学稳定性、可调节结构和低成本等优点,在电催化能量转换和储存技术中得到广泛应用。然而,原始碳材料固有的活性有限和表面惰性通常需要表面改性来产生催化活性位点,并改善其与反应物和电解质的相互作用。在现有的方法中,等离子体功能化作为一种灵活、快速、无溶剂且潜在资源高效的技術而兴起,它能够在将改性主要限制在表面近邻区域的同时,系统性地调控表面化学。本综述讨论了等离子体辅助碳材料表面改性的基本原理,包括等离子体产生、活性物种、等离子体—表面相互作用机制,以及关键工艺参数(如气体组成、功率、压力和处理时间)的影响。本综述特别关注了等离子体诱导的杂原子掺杂、缺陷工程、表面功能化以及碳骨架在处理过程中的动态结构演变。这些改性对碳材料物理化学性质和电催化性能的影响在代表性反应(包括氧还原反应、氧析出反应和氢析出反应)方面得到了批判性分析。等离子体技术的优势、局限性和可扩展性也得到了讨论,同时涉及过程控制和重现性方面的当前挑战。最后,展望了未来机会,包括原位诊断、单原子催化剂、先进多孔碳结构和工业规模等离子体加工。等离子体加工为碳表面和催化剂界面工程提供了一条灵活的路径,但对于理性工艺设计和放大应用,仍需要标准化的报告和定量的等离子体—结构—性能关系。
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