《科学通报》
开博时间：2019-09-06 16:50:00《科学通报》是主要报道自然科学各学科基础理论和应用研究方面具有创新性、高水平和重要意义的研究成果。报道及时快速，文章可读性强，力求在比较宽泛的学术领域产生深刻影响。
电化学二维材料的筛选：理论计算的作用
2021-11-18 12:35:00能源危机与环境污染日益严峻，探索新型的高性能能量存储和转化材料成为研究热点，而理论计算能够从原子尺度上建立材料本征属性与性能之间的关系，为筛选此类材料提供了重要的理论依据。
近年来，清华大学深圳国际研究生院李佳课题组在该领域取得了一系列成果：
·探索过渡族金属硫化物层间插层锂、钠离子的电化学性能，发现MoX2和WX2(X = S, Se)具有较低的电压和较优的电导，适用于负极材料，并提出电子填充功(Wfilling)可作为描述符，用于描述层状二维材料离子插层的充放电电压的性能。
·探索MXenes的氧终止面上氢析出(HER)行为，提出氧的空位形成能(Ef)作为普适的描述符来描述MXenes材料的析氢性能，同时指出该描述符亦可用于描述锂在MXenes表面的结合强度。
·探索Co-N配体材料的CO2还原(CRR)性能，发现CoO3N1配位卟啉具有最优的催化CO2还原为CO的性能，并提出Co空位形成能(Evac)作为描述符来描述Co-N配体材料的CRR催化性能。
·探索第五族过渡金属硫化物的氧还原(ORR)催化性能，发现NbS2和TaTe2具有最优的性能，并提出表面硫族原子pz轨道中心与px/py轨道中心之差(DE)作为描述符来描述过渡金属硫化物ORR催化性能。
·探索Fe-N-C配体材料的ORR催化性能，发现提升Fe-N4周围的N配位数能提升其ORR的催化活性，并提出使用活性位Fe的磁矩作为描述符来描述ORR的催化活性。
基于课题组多年对二维材料用于能源存储和转化领域的研究成果，李佳副教授等在《科学通报》发表评述文章，回顾二维材料在能源存储和转化领域的应用，探讨二维材料的电子结构与其电化学性能之间的关系，总结现有的二维材料电化学性能描述符，并阐述其具体的适用范围。
二维材料在不同能源存储和转化领域中的应用
二维材料在锂离子电池中的应用：二维材料为探索高性能锂离子电极材料提供了新的方向，文章探讨了理论计算质量比容量和工作电压的方法，介绍了电子填充功(Wfilling)用于预测锂离子嵌入能的方法，并指出该方法仅适用于体系本征电子结构在离子嵌入过程中未有较大改变的情况。
二维材料用于HER催化剂：文章介绍了用氢吸附自由能(DGH*)来衡量材料HER性能的方法。同时，也总结了基于分子轨道成键模型的d轨道中心、表面氧得电子数、最高态密度能级位置和基于态填充模型的最低未占据态位置、电子填充功等用于描述金属、过渡族金属硫化物、MXenes和掺杂石墨烯等二维材料HER性能的描述符，并讨论吸附物造成的结构形变对传统描述符使用的限制。
二维材料用于ORR和OER催化剂：文章介绍了使用OH吸附自由能(DGOH*)和OH 吸附自由能与 O 吸附自由能之差(DGOH*–DGO*)来评估材料ORR和OER性能的方法;同时还介绍了pz轨道占据度，过渡族金属原子磁矩，pz轨道和px/py轨道中心差，电子转移能力等可用于描述ORR性能的描述符，并指出这些描述符的适用范围。在介绍用于OER的二维材料时，作者指出其表面氧化所得的氢氧化物是催化OER的关键物质，且单一物理参量难以描述复杂体系的OER性能。
二维材料用于CRR催化剂：文章介绍了二维材料在溶液环境中CRR催化反应中CO2还原和H还原的竞争关系，并指出将中间产物的吸附自由能和基元反应势垒结合是研究CRR反应路径的重要方法。
展望：理论计算对新型二维材料在能源存储和转化领域的应用起着重要的推进作用，但是其对真实电化学过程的研究仍存在一些问题，比如缺乏对材料外部真实环境的模拟、现有DFT方法的本身不足、复杂材料体系的性能难以用简单的材料本征性质来描述等，这些问题都亟待解决。
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