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近年來，人們設計和制備了許多新型納米材料用于可再生、環保、高效的能源存儲和轉換系統。氮化硼（BN）具有晶體結構，是一種非氧化性材料，由等量的 B 和 N 元素交替連接而成，其中相鄰原子共享相同數量的電子。與用于電化學能源系統的碳基材料相比，BN很少用于電化學存儲。這主要是由 BN 的帶隙和電子結構引起的。由于 N 原子的高電負性，與 sp2雜化的 δ (B-N) 鍵中的電子對更集中在 N 周圍，而N的Pz軌道中的孤對電子僅部分離域B-Pz軌道。這意味著 B-N 的δ鍵中的電子對離域程度非常低，形成的大π鍵幾乎沒有移動，導致 BN 中沒有自由電子。此外，BN具有 4-6 eV 的寬帶隙能量。大多數理論和實驗都證明BN是絕緣體。這種電子結構阻礙了其電化學應用。雖然在之前綜述已經介紹了BN的不同應用領域，但很少討論電化學儲能技術，并缺乏對BN納米材料和電化學能源技術的系統評價，澳門大學：電化學儲能用BN納米材料的合成與改性。
圖1.BN基納米材料在電化學儲能中的概述圖。
澳門大學和南京大學科研團隊合作對此進行了綜述。團隊首先討論了BN基納米材料在電化學儲能方面的優勢和重要性。然后描述近年來開發的不同新BN制備方法，并總結了每種方法的優缺點。聚焦影響電化學性能的關鍵因素，從第一原理開始介紹BN材料在不同電化學領域的理論計算與預測（圖 1），包括超級電容器、可充電電池、電催化和燃料電池。強調基于這些理論計算的實驗測試，以證明BN基納米材料的實際電化學應用。最后，作者討論了將它們與電化學系統集成的制備過程的要求，并提出了未來 BN 基能源材料的挑戰和機遇。綜述旨在從理論預測、可控制備和實際應用的角度激發研究人員的技術和理論創新，促進高性能綠色能源的快速發展。
相關論文以題為Synthesis and Modification of Boron Nitride Nanomaterials for Electrochemical Energy Storage: From Theory to Application發表在《Advanced Functional Materials》上。通訊作者是澳門大學洪果助理教授和南京大學姚亞剛教授。
參考文獻：
doi.org/10.1002/adfm.202106315
封面圖源自于圖蟲創意
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