碳点及其复合材料作为储能材料和电催化剂已成为一类新型准零维碳材料。CDs可以提供大的比表面积、众多的电子-电子空穴对、可调杂的杂原子掺杂、丰富的表面官能团等。然而，CDs及其复合材料在提高电化学性能中的作用和作用机制尚不清楚，并且需要深入了解。

有鉴于此，上海大学张久俊院士，赵玉峰教授等人，全面综述了各种类型CDs及其复合材料的合成方法和应用，包括作为超级电容器、锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池电极材料，作为析氢、析氧的电催化剂，以及金属-空气电池、燃料电池和电解水中的氧还原反应电催化剂。综述了与CDs及其复合材料相关的几个重要方面，分析了实际应用中的技术挑战，并讨论了可能的发展前景。

本文要点

1）从CDs的分类、合成、表征、功能机制和性能验证/优化等方面全面回顾了CDs研发的最新进展。特别地，强调了CDs在材料制备和电化学性能中的作用。为了促进进一步的研发，总结了与CDs及其复合材料相关的几个重要方面，并分析讨论了实际应用中的技术挑战和可能的发展前景。

2）CDs是尺寸为1-100 nm的准球形纳米粒子，通常由sp²碳原子和sp³碳核组成，并在边缘和主体处具有异质原子、缺陷和表面官能团。CDs可分为五种类型：碳量子点（CQDs）、石墨烯量子点（GQDs）、碳纳米点（CNDs）、聚合物点（PDs）和碳化聚合物点（CPDs）。CDs具有导电性、多的电化学活性位点、大的表面积、与各种材料的兼容性、强的可塑性和环境稳定性。多功能CDs还可以与其他活性材料（如金属氧化物和导电聚合物）结合，以用作为电极材料并显示出增强的比容量、循环稳定性和倍率性能。此外，将异质原子掺杂剂掺入到CDs，可以提高金属-空气电池、燃料电池和H₂O/CO₂电解中氧气还原反应（ORR）、氧气析出反应（OER）/氢气析出反应（HER）的电导率和电催化活性。为了进一步提高电催化性能，可通过改变反应条件来控制CDs表面官能团的尺寸和嵌入状态。

参考文献：

Yiming Liu et al. A review of carbon dots and their composite materials for electrochemical energy technologies. Carbon Energy, 2021.

DOI: 10.1002/cey2.134

https://doi.org/10.1002/cey2.134