基于Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)可視化分析碳化鐵電催化劑

王志超，馬夢(mèng)月

(1.河南電池研究院有限公司研究一室，河南 新鄉(xiāng) 453000；2.河南電池研究院有限公司研究三室，河南 新鄉(xiāng) 453000)

近年來(lái)，非貴金屬電催化劑，尤其是在氧還原反應(yīng)中，鐵氮碳類(lèi)材料(Fe-N-C、Fe3C和FeNx)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展[1]。氮摻雜碳材料和鐵氮碳材料的研究論文多，并且取得了進(jìn)展[2-3]。碳化鐵材料不僅研究的時(shí)間短，而且論文也較少。隨著碳化鐵材料近幾年來(lái)研究熱度的上升，可視化分析其在電催化領(lǐng)域中的論文，有助于了解材料的發(fā)展、團(tuán)隊(duì)和現(xiàn)狀，還能夠啟發(fā)未來(lái)的研究。

科學(xué)網(wǎng)(Web of Science)為最大的摘要數(shù)據(jù)庫(kù)，包含豐富的論文，快速獲取重要論文至關(guān)重要。Hist Cite作為論文引文分析軟件，可分析論文的被引論文[4]。還可以分析論文國(guó)家、作者和期刊等。

1 研究方法

1.1 Fe3C材料數(shù)據(jù)的獲取

打開(kāi)Web of Science網(wǎng)站，選擇核心合集，這樣導(dǎo)出的引文信息才完整。選擇高級(jí)檢索，以檢索式(TS=Fe3C and electrocatalyst*)進(jìn)行檢索，年份為1975-2019年，得到碳化鐵材料論文162篇，檢索時(shí)間為2019-9-23。將論文導(dǎo)出，選擇全記錄與引用的參考論文，格式選擇為其它格式-文本格式。

1.2 分析方法

Hist Cite軟件，可以分析引文被相互引用的情況。打開(kāi)Hist Cite軟件，導(dǎo)入數(shù)據(jù)，按照作者、國(guó)家、期刊和年份進(jìn)行分類(lèi)，每個(gè)分類(lèi)下有LCS和GCS。LCS代表本地記錄的數(shù)據(jù)下，論文被引次數(shù)；GCS代表在Web of Science數(shù)據(jù)庫(kù)中被引次數(shù)。TLCS和TGCS則代表在本地和數(shù)據(jù)庫(kù)中的總被引次數(shù)。

圖1 碳化鐵材料論文的年份

2 研究結(jié)果2.1 碳化鐵材料出版年份分析

如圖1，得到論文162篇。最早是由Dahn JR[5]等于2007年報(bào)道，通過(guò)將濺射法獲得的TM-N-C材料(TM=Fe、Co)加熱，會(huì)轉(zhuǎn)化成含氮的石墨化碳和碳化鐵或者貝塔鈷，轉(zhuǎn)化后氧還原反應(yīng)的活性最高。2014年，Chen Junhong[2]等發(fā)表了碳化鐵核-鐵氮?dú)そY(jié)構(gòu)催化劑，在微生物燃料電池中表現(xiàn)出優(yōu)于Pt/C的性能，且成本低廉性質(zhì)穩(wěn)定。2013～2019年，相關(guān)論文發(fā)表呈爆炸式增長(zhǎng)。

2.2 碳化鐵材料國(guó)家分析

162篇論文中，共有24個(gè)國(guó)家。如表1，中國(guó)、美國(guó)和澳大利亞發(fā)表的論文數(shù)量前三，且前五發(fā)表的論文占比超過(guò)100%，說(shuō)明國(guó)際合作發(fā)表論文較多。從論文TLCS總量看，中國(guó)、美國(guó)和丹麥前三。單篇論文的TLCS來(lái)看，丹麥、美國(guó)和德國(guó)前三，中國(guó)為第五，說(shuō)明我國(guó)急需從量變轉(zhuǎn)為質(zhì)變。

表1 碳化鐵材料論文的國(guó)家

2.2 碳化鐵材料論文的作者分析

如表2，TLCS排名前列的是中國(guó)和丹麥的作者。中國(guó)的Xing W位列第一，有趣的是，丹麥的學(xué)者Hu Y和Li QF等人與Xing W有合作，幾位作者可重點(diǎn)關(guān)注。

表2 碳化鐵材料論文的作者

2.3 碳化鐵材料論文的期刊分析

如表3，在碳化鐵材料中，論文次數(shù)的期刊排名第一的是JMCA。單篇TLCS排列前三的期刊分別是ADV MATER、J AM CHEM SOC和ANGEW CHEM INT EDIT，這個(gè)排名與其影響因子(IF)順序一致，這三個(gè)期刊可重點(diǎn)關(guān)注。

表3 碳化鐵材料論文的期刊

2.4 碳化鐵材料論文的相互引用分析

通過(guò)Hist Cite軟件，分析了論文相互引用情況。圖2為前30篇相互引用的圖，圖中圓越大，越重要。

Hu Y[3]等報(bào)道了石墨化碳包裹的碳化鐵空心球，這種Fe3C/C催化劑在酸性和堿性條件下表現(xiàn)出優(yōu)異的ORR活性。Yang WX[6]等報(bào)道了竹節(jié)狀氮摻雜CNT/Fe3C異質(zhì)結(jié)構(gòu)催化劑，P123和硝酸鐵在合成過(guò)程中起到重要作用，其活性和穩(wěn)定性?xún)?yōu)于Pt/C。Jiang WJ[7]等報(bào)道了Fe@C-FeNC-2催化劑，由Fe/Fe3C和Fe-Nx組成，發(fā)現(xiàn)Fe-Nx附近存在Fe@C時(shí)，氧還原半波電位為0.899 V。Wen ZH[2]等報(bào)道了N-Fe/Fe3C@C核殼結(jié)構(gòu)納米棒，在微生物燃料電池中的功率密度為4.20 W/m3。

圖2 碳化鐵材料論文的相互引用圖

Fig.2 Mutual reference diagrams of papers on Fe3C materials

3 結(jié)論

利用Hist Cite軟件和Web of Science的數(shù)據(jù)，可視化分析了碳化鐵材料的論文。(1)碳化鐵材料應(yīng)用于電催化氧還原；(2)我國(guó)學(xué)者發(fā)文和TLCS總次數(shù)均第一，單篇TLCS次數(shù)第五，說(shuō)明有待由量變轉(zhuǎn)為質(zhì)變；(3)發(fā)文次數(shù)第一的期刊為JMCA，單篇TLCS前三的期刊為ADV MATER、J AM CHEM SOC和ANGEW CHEM INT EDIT。研究熱點(diǎn)是碳化鐵與鐵氮碳和氮摻雜碳復(fù)合，協(xié)同增強(qiáng)電催化活性。