基于Web of Science數據庫可視化分析碳化鐵電催化劑

王志超，馬夢月

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

近年來，非貴金屬電催化劑，尤其是在氧還原反應中，鐵氮碳類材料(Fe-N-C、Fe3C和FeNx)取得了突飛猛進的發展[1]。氮摻雜碳材料和鐵氮碳材料的研究論文多，并且取得了進展[2-3]。碳化鐵材料不僅研究的時間短，而且論文也較少。隨著碳化鐵材料近幾年來研究熱度的上升，可視化分析其在電催化領域中的論文，有助于了解材料的發展、團隊和現狀，還能夠啟發未來的研究。

科學網(Web of Science)為最大的摘要數據庫，包含豐富的論文，快速獲取重要論文至關重要。Hist Cite作為論文引文分析軟件，可分析論文的被引論文[4]。還可以分析論文國家、作者和期刊等。

1 研究方法

1.1 Fe3C材料數據的獲取

打開Web of Science網站，選擇核心合集，這樣導出的引文信息才完整。選擇高級檢索，以檢索式(TS=Fe3C and electrocatalyst*)進行檢索，年份為1975-2019年，得到碳化鐵材料論文162篇，檢索時間為2019-9-23。將論文導出，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Hist Cite軟件，導入數據，按照作者、國家、期刊和年份進行分類，每個分類下有LCS和GCS。LCS代表本地記錄的數據下，論文被引次數；GCS代表在Web of Science數據庫中被引次數。TLCS和TGCS則代表在本地和數據庫中的總被引次數。

圖1 碳化鐵材料論文的年份

2 研究結果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年報道，通過將濺射法獲得的TM-N-C材料(TM=Fe、Co)加熱，會轉化成含氮的石墨化碳和碳化鐵或者貝塔鈷，轉化后氧還原反應的活性最高。2014年，Chen Junhong[2]等發表了碳化鐵核-鐵氮殼結構催化劑，在微生物燃料電池中表現出優于Pt/C的性能，且成本低廉性質穩定。2013～2019年，相關論文發表呈爆炸式增長。

2.2 碳化鐵材料國家分析

162篇論文中，共有24個國家。如表1，中國、美國和澳大利亞發表的論文數量前三，且前五發表的論文占比超過100%，說明國際合作發表論文較多。從論文TLCS總量看，中國、美國和丹麥前三。單篇論文的TLCS來看，丹麥、美國和德國前三，中國為第五，說明我國急需從量變轉為質變。

表1 碳化鐵材料論文的國家

2.2 碳化鐵材料論文的作者分析

如表2，TLCS排名前列的是中國和丹麥的作者。中國的Xing W位列第一，有趣的是，丹麥的學者Hu Y和Li QF等人與Xing W有合作，幾位作者可重點關注。

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，這個排名與其影響因子(IF)順序一致，這三個期刊可重點關注。

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出優異的ORR活性。Yang WX[6]等報道了竹節狀氮摻雜CNT/Fe3C異質結構催化劑，P123和硝酸鐵在合成過程中起到重要作用，其活性和穩定性優于Pt/C。Jiang WJ[7]等報道了Fe@C-FeNC-2催化劑，由Fe/Fe3C和Fe-Nx組成，發現Fe-Nx附近存在Fe@C時，氧還原半波電位為0.899 V。Wen ZH[2]等報道了N-Fe/Fe3C@C核殼結構納米棒，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 結論

利用Hist Cite軟件和Web of Science的數據，可視化分析了碳化鐵材料的論文。(1)碳化鐵材料應用于電催化氧還原；(2)我國學者發文和TLCS總次數均第一，單篇TLCS次數第五，說明有待由量變轉為質變；(3)發文次數第一的期刊為JMCA，單篇TLCS前三的期刊為ADV MATER、J AM CHEM SOC和ANGEW CHEM INT EDIT。研究熱點是碳化鐵與鐵氮碳和氮摻雜碳復合，協同增強電催化活性。