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金屬玻璃（MG）是非晶單金屬、合金以及M-X（X = B/P）的總稱，由于其獨特的原子排列和電子結構而在能量存儲和轉換領域得到了廣泛的研究。然而，在復雜的MGs結構與相應的電化學活性之間建立明確而深刻的關系仍然很困難。

在此，海南大學鄧意達教授及天津大學陳亞楠研究員等人將MG的構效關系與電化學反應動力學相結合，重點介紹了其在析氫、析氧、氧還原、甲醇氧化、氮還原、二氧化碳還原等電催化過程中的進展。同時，還詳細介紹了MG材料在超級電容器、鋰離子電池等儲能器件中的應用。MG作為電活性材料的優勢可以總結如下：

1）其特殊無序結構導致低配位數和大量空位（懸空鍵），從而產生更高密度的活性位點。

2）其配位條件不受晶格的限制，成分可以自由調整從而有利于組成優化。

3）MG是各向同性的且無晶界，具有更強的耐腐蝕性和優越的穩定性。

4）其獨特的電子結構和無序的原子排列保證了高活性表面并允許跨越費米能級而沒有任何能隙。

5）可為離子包埋提供更多位點并加速離子轉移。

6）表現出優異的機械性能、玻璃成型能力、高強度和柔韌性。

7）可作為優良的載體材料和前驅體，即預催化劑。

圖1. 不同尺度下MG材料的合成及形貌

最后，作者提出了合理設計高效MG基電極材料的挑戰和可能性，總結了未來的研究方向如下：

（1）高通量實驗合成表征與機器學習人工智能算法相結合是MG未來的發展趨勢。

（2）將納米工程和表面改性方法引入MG系統。

（3）跟蹤表面自組裝的表征對于加深對活性位點和催化機制的理解具有重要意義。

（4）在MG體系中引入高熔點和彈性模量的金屬元素有利于增強玻璃形成能力，降低玻璃化轉變溫度。

（5）MG結構通常用均質性和各向同性來描述，而忽略了由于不同區域成分不同而導致的多相共存。

（6）在表征特定的MG材料時，缺乏對短程有序和長程紊亂的更詳細和準確的描述。

圖2. 用于多相催化的機器學習描述

Progress and Perspective of Metallic Glasses for Energy Conversion and Storage, Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.20210109

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