化石燃料的大量消耗雖然促進了經濟的快速發展，但是同時也帶來了嚴重的能源短缺和環境汙染。開發一種高效和可持續的技術生產清潔能源來代替不可再生能源是一個不錯的選擇。電催化技術因其操作簡單，經濟高效以及投入成本低等優點被認為是一個理想的技術。
電催化劑是電催化技術的核心，開發高性能以及高穩定性的電催化劑是當前所面臨的巨大的挑戰。目前已經有一些電催化劑如貴金屬、金屬氧化、過渡金屬硫化物以及層狀雙氫氧化物已經被開發用於電催化領域，但是他們有一些缺點如導電性能差、易團聚等。將這些電催化劑負載在碳材料上將有效改善這些缺點，從而提高電催化的性能。與之前已經制開發的碳材料不同，石墨炔首次實現了sp1和sp2雜化碳原子在二維平面結構中的共存。這使得石墨炔具有優異的性能如可調節的禁帶寬度、高速的載流子遷移效率、導電性能強、高度的π共軛以及規則有序孔隙結構。因此石墨炔有望成為一個新型的電催化劑載體來提升傳統電催化劑的催化性能。
湖南大學環境學院曾光明教授、賴萃副教授課題組就石墨炔作為不同電催化劑載體來提升催化劑的性能用於能量轉換進行了總結。他們從分子結構，電子屬性，機械屬性和穩定性分析了石墨炔作為電催化劑載體的可行性。石墨炔的高速的載流子遷移率以及強導電性可以提高傳統電催化劑的導電性能，大的比表面積可以提高傳統催化劑的分散度，規則有序的孔道結構可以提高傳質效果，優異的機械屬性和穩定性可以提高催化劑的整體穩定性。基於此，該課題組詳細的總結了不同石墨炔負載的電催化劑，同時分析了石墨炔在這些電催化劑中是如何提升其催化性能的。此外，該課題組系統的總結了這些石墨炔負載的電催化劑在能量轉換方面的應用，包括析氫反應、析氧反應、氧還原反應、全解水以及氮還原。最後，該課題組就石墨炔以及石墨炔基材料在未來的發展提出了自己的幾點展望。
相關結果發表在Advanced Energy Materials (DOI: 10.1002/aenm.202000177)上。
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