基于Web of Science数据库可视化分析碳化铁电催化剂

王志超，马梦月

(1.河南电池研究院有限公司研究一室，河南 新乡 453000；2.河南电池研究院有限公司研究三室，河南 新乡 453000)

近年来，非贵金属电催化剂，尤其是在氧还原反应中，铁氮碳类材料(Fe-N-C、Fe3C和FeNx)取得了突飞猛进的发展[1]。氮掺杂碳材料和铁氮碳材料的研究论文多，并且取得了进展[2-3]。碳化铁材料不仅研究的时间短，而且论文也较少。随着碳化铁材料近几年来研究热度的上升，可视化分析其在电催化领域中的论文，有助于了解材料的发展、团队和现状，还能够启发未来的研究。

科学网(Web of Science)为最大的摘要数据库，包含丰富的论文，快速获取重要论文至关重要。Hist Cite作为论文引文分析软件，可分析论文的被引论文[4]。还可以分析论文国家、作者和期刊等。

1 研究方法

1.1 Fe3C材料数据的获取

打开Web of Science网站，选择核心合集，这样导出的引文信息才完整。选择高级检索，以检索式(TS=Fe3C and electrocatalyst*)进行检索，年份为1975-2019年，得到碳化铁材料论文162篇，检索时间为2019-9-23。将论文导出，选择全记录与引用的参考论文，格式选择为其它格式-文本格式。

1.2 分析方法

Hist Cite软件，可以分析引文被相互引用的情况。打开Hist Cite软件，导入数据，按照作者、国家、期刊和年份进行分类，每个分类下有LCS和GCS。LCS代表本地记录的数据下，论文被引次数；GCS代表在Web of Science数据库中被引次数。TLCS和TGCS则代表在本地和数据库中的总被引次数。

图1 碳化铁材料论文的年份

2 研究结果2.1 碳化铁材料出版年份分析

如图1，得到论文162篇。最早是由Dahn JR[5]等于2007年报道，通过将溅射法获得的TM-N-C材料(TM=Fe、Co)加热，会转化成含氮的石墨化碳和碳化铁或者贝塔钴，转化后氧还原反应的活性最高。2014年，Chen Junhong[2]等发表了碳化铁核-铁氮壳结构催化剂，在微生物燃料电池中表现出优于Pt/C的性能，且成本低廉性质稳定。2013～2019年，相关论文发表呈爆炸式增长。

2.2 碳化铁材料国家分析

162篇论文中，共有24个国家。如表1，中国、美国和澳大利亚发表的论文数量前三，且前五发表的论文占比超过100%，说明国际合作发表论文较多。从论文TLCS总量看，中国、美国和丹麦前三。单篇论文的TLCS来看，丹麦、美国和德国前三，中国为第五，说明我国急需从量变转为质变。

表1 碳化铁材料论文的国家

2.2 碳化铁材料论文的作者分析

如表2，TLCS排名前列的是中国和丹麦的作者。中国的Xing W位列第一，有趣的是，丹麦的学者Hu Y和Li QF等人与Xing W有合作，几位作者可重点关注。

表2 碳化铁材料论文的作者

2.3 碳化铁材料论文的期刊分析

如表3，在碳化铁材料中，论文次数的期刊排名第一的是JMCA。单篇TLCS排列前三的期刊分别是ADV MATER、J AM CHEM SOC和ANGEW CHEM INT EDIT，这个排名与其影响因子(IF)顺序一致，这三个期刊可重点关注。

表3 碳化铁材料论文的期刊

2.4 碳化铁材料论文的相互引用分析

通过Hist Cite软件，分析了论文相互引用情况。图2为前30篇相互引用的图，图中圆越大，越重要。

Hu Y[3]等报道了石墨化碳包裹的碳化铁空心球，这种Fe3C/C催化剂在酸性和碱性条件下表现出优异的ORR活性。Yang WX[6]等报道了竹节状氮掺杂CNT/Fe3C异质结构催化剂，P123和硝酸铁在合成过程中起到重要作用，其活性和稳定性优于Pt/C。Jiang WJ[7]等报道了Fe@C-FeNC-2催化剂，由Fe/Fe3C和Fe-Nx组成，发现Fe-Nx附近存在Fe@C时，氧还原半波电位为0.899 V。Wen ZH[2]等报道了N-Fe/Fe3C@C核壳结构纳米棒，在微生物燃料电池中的功率密度为4.20 W/m3。

图2 碳化铁材料论文的相互引用图

Fig.2 Mutual reference diagrams of papers on Fe3C materials

3 结论

利用Hist Cite软件和Web of Science的数据，可视化分析了碳化铁材料的论文。(1)碳化铁材料应用于电催化氧还原；(2)我国学者发文和TLCS总次数均第一，单篇TLCS次数第五，说明有待由量变转为质变；(3)发文次数第一的期刊为JMCA，单篇TLCS前三的期刊为ADV MATER、J AM CHEM SOC和ANGEW CHEM INT EDIT。研究热点是碳化铁与铁氮碳和氮掺杂碳复合，协同增强电催化活性。