1. Nature：傳統(tǒng)膠體中的離子固體
從巖鹽到納米超晶格，簡(jiǎn)單構(gòu)件通過庫侖力相互吸引可以形成復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。但在微米尺度上，水中的膠體與帶相反電荷物質(zhì)形成晶體的直觀想法卻難以實(shí)現(xiàn)，相反形成了非平衡結(jié)構(gòu)，如團(tuán)簇和凝膠。盡管已經(jīng)設(shè)計(jì)了各種系統(tǒng)來生長(zhǎng)二元晶體，但是在水系條件下的天然表面電荷尚未用于組裝晶體材料。有鑒于此，紐約大學(xué)Stefano Sacanna通過一種稱為聚合物衰減庫侖自組裝的方法在水中形成了離子膠體晶體。
本文要點(diǎn)：
1）結(jié)晶的關(guān)鍵是使用一種中性聚合物，使粒子之間保持一定的距離，使之能夠調(diào)整雙電層的吸引力重疊，引導(dǎo)粒子分散、結(jié)晶或根據(jù)需要永久固定。用德拜屏蔽長(zhǎng)度對(duì)宏觀單晶進(jìn)行微調(diào)組裝，證明了宏觀單晶的成核和生長(zhǎng)。
2）使用各種膠體顆粒和市售聚合物，根據(jù)粒徑比選擇與氯化銫、氯化鈉、二硼化鋁和K4C60等同結(jié)構(gòu)的離子膠體晶體。一旦通過簡(jiǎn)單的稀釋溶液鹽固定，就可以將晶體從水中拉出以進(jìn)行進(jìn)一步處理，這表明該方法能夠?qū)崿F(xiàn)從溶解相組裝到干燥固體結(jié)構(gòu)的精確轉(zhuǎn)換。
3）與必須精心設(shè)計(jì)顆粒以編碼綁定信息的其他組裝方法不同，聚合物衰減庫侖自組裝可以將常規(guī)膠體可用作模型膠體離子，并為結(jié)晶作準(zhǔn)備。
Theodore Hueckel, et al. Ionic solids from common colloids. Nature 2020, 580 (7804), 487-490.
DOI: 10.1038/s41586-020-2205-0.
https://doi.org/10.1038/s41586-020-2205-0
2. Nature Commun.：具有電驅(qū)動(dòng)氫氧化物外殼的動(dòng)態(tài)電催化劑助力可充鋅空電池
近年來，可充鋅空電池的研究取得了豐碩的成果，因而出現(xiàn)了很多基于金屬材料的雙功能氧電催化劑。然而，它們?cè)陔姵剡\(yùn)行過程中的電催化結(jié)構(gòu)和演變路徑卻很少被人研究。近日，華南師范大學(xué)Xin Wang與加拿大滑鐵盧大學(xué)陳忠偉等提出了一種動(dòng)態(tài)電催化劑的概念，利用具有殼層-體相結(jié)構(gòu)的雙金屬氮化物碘催化劑為模型來研究催化劑在電池中的變化。
本文要點(diǎn)：
1) 研究人員在傳統(tǒng)的三維空間結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上引入了時(shí)間這一變量作為第四坐標(biāo)軸來追蹤電池工作過程中電催化劑的變化情況。研究人員選擇了(Co, Fe)3N這種雙金屬氮化物作為金屬電催化劑的代表主要基是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算均表明雙金屬氮化物具有本征的金屬性，因而電子電導(dǎo)率很高。
2) 研究人員將(Co, Fe)3N內(nèi)核和薄層氮摻雜碳包覆層以及形貌優(yōu)化相結(jié)合發(fā)現(xiàn)這種動(dòng)態(tài)電催化劑初始階段即能夠表現(xiàn)出133mW/cm2的功率密度，在30mA/cm2的電流密度在充放電曲線的電壓差為1.08V。更重要的是，這種催化劑的無氧內(nèi)核能夠作為理想的平臺(tái)來記錄電池工作過程中含氧外殼的界面動(dòng)態(tài)變化。
3) 研究人員通過在宏觀和微觀尺度上收集時(shí)間變化信息發(fā)現(xiàn)在鋅空電池實(shí)際運(yùn)行過程中會(huì)先在催化劑表面生成具有六方結(jié)構(gòu)的氫氧化物外殼然后殼體結(jié)構(gòu)逐漸成型。然后，研究人員觀察到表面Co會(huì)發(fā)生電流驅(qū)動(dòng)的價(jià)態(tài)波動(dòng)，而殼層和內(nèi)部的Fe則始終保持惰性。因此，這種催化劑的動(dòng)態(tài)變化使得鋅空電池的功率密度增大至234mW/cm2且30mA/cm2的電流密度下充放電電壓差降至0.85V。
Ya-Ping Deng et al, Dynamic electrocatalyst with current-driven oxyhydroxide shell for rechargeable zinc-air battery, Nature Communications, 2020
DOI: 10.1038/s41467-020-15853-1
https://www.nature.com/articles/s41467-020-15853-1
3. Nature Commun.：快速移動(dòng)床熱解法在載體上合成高熵合金納米粒子
包含五種甚至更多金屬的高熵合金，由于其獨(dú)特的化學(xué)和物理復(fù)雜性而受到了廣泛的關(guān)注，這使得合金具有可調(diào)節(jié)的特征和特性，例如熱穩(wěn)定性，優(yōu)異的耐腐蝕性，高硬度，出色的延展性和超順磁性。研究表明，與散裝材料或納米顆粒本身相比，負(fù)載在載體上的納米顆粒可以顯著提高比表面積和表面能。但是，由于納米粒子的快速生長(zhǎng)和聚集，很難將HEA-NPs均勻地固定在顆粒狀載體上。探索將HEA-NPs固定在這些顆粒載體上的有效方法，對(duì)于促進(jìn)HEA-NPs的工業(yè)應(yīng)用以及為設(shè)計(jì)催化劑和理解載體-金屬相互作用具有重要意義。
有鑒于此，浙江大學(xué)張興旺教授，阿貢國家實(shí)驗(yàn)室陸俊報(bào)道了濕浸漬后制備超小且高度分散的HEA-NP的通用且簡(jiǎn)便的快速移動(dòng)床熱解（FMBP）策略，該HEA-NPs最多包含10種不混溶元素（Mn，Co，Ni，Cu，Rh，Pd，Sn，Ir ，Pt和Au）的熱解過程，通過混合金屬氯化物前體的熱解，將其負(fù)載在各種顆粒狀載體上，例如碳載體（炭黑和氧化石墨烯），γ-Al2O3和沸石。
文章要點(diǎn)：
1）研究人員在5 s內(nèi)將金屬前驅(qū)體（推進(jìn)速度為20 cm s -1）迅速升溫到923 K，而加熱區(qū)的溫度降至920 K。FMBP策略可確保由于快速達(dá)到高溫（高于所有前體的熱解溫度）從而使混合金屬前體同時(shí)發(fā)生熱解，進(jìn)而導(dǎo)致單體的高度過飽和，形成較小的核團(tuán)簇形成HEA-NP，沒有出現(xiàn)相分離。相反，F(xiàn)BP策略只能合成相分離的合金，因?yàn)樵诰幊虦囟龋?0 K min-1）期間，每種金屬前體會(huì)因其各種還原電位而依次還原。同時(shí)，研究人員模擬了放置在石英舟中的20 mg前體/氧化石墨烯（GO）的傳熱（采用ANSYS FLUENT軟件）。結(jié)果表明，GO可以在5 s內(nèi)達(dá)到923 K，這與實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)間一致。
2）FMBP策略可以輕松合成廣泛的HEA-NPs，包括五元合金（例如CuPdSnPtAu），六元合金（NiCuPdSnPtAu），七元合金（NiCuPdSnIrPtAu）和八元合金（CoNiCuPdSnIrPtAu），因此合成HEA-NPs的FMBP策略具有可靠性和通用性。元素圖清楚地表明，這些負(fù)載在GO上的合金中的每個(gè)元素均被均勻混合而沒有相分離。
3）在FMBP過程中，由于前體在高溫下快速熱解而導(dǎo)致其低的成核自由能，在熱力學(xué)上有利于HEA-NPs的形成。研究人員發(fā)現(xiàn)，五元（FeCoPdIrPt）HEA-NPs具有很高的活性，并且在水分解中對(duì)析氫反應(yīng)具有出色的穩(wěn)定性。這主要是因?yàn)镠EA-NPs中元素的協(xié)同作用。
該研究工作提出了一種可擴(kuò)展的方法來生產(chǎn)HEA-NPs即FMBP策略，所得的HEA-NPs在催化，化學(xué)傳感，生物學(xué)和能量轉(zhuǎn)化中具有廣闊的應(yīng)用前景。FMBP策略為合成具有可調(diào)組成的合金和納米材料提供了新的途徑，它們具有廣泛的潛在應(yīng)用。
Gao, S., Hao, S., Huang, Z. et al. Synthesis of high-entropy alloy nanoparticles on supports by the fast moving bed pyrolysis. Nat Commun 11, 2016 (2020).
DOI：10.1038/s41467-020-15934-1
https://doi.org/10.1038/s41467-020-15934-1
4. Sci. Adv.: 嵌段共聚物基多孔碳纖維具有出色的電容去離子速率和容量
淡水資源的日益減少和分布不均已經(jīng)成為對(duì)技術(shù)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)。海水淡化是解決淡水短缺的一個(gè)非常重要的方法。反滲透和熱蒸餾等技術(shù)適用于處理高鹽濃度的海水或微咸水，但對(duì)于處理低鹽濃度的水來說，能量消耗大且成本高，而電容去離子技術(shù)（CDI）更適合于低鹽濃度的水脫鹽。多孔碳由于具有較高的電導(dǎo)率，較大的表面積，可定制的結(jié)構(gòu)以及出色的穩(wěn)定性而成為CDI的主要電極材料。包括活性炭（AC），石墨烯氣凝膠和生物質(zhì)衍生的大孔碳。然而，它們的脫鹽能力和速率尚待提高。
有鑒于此，弗吉尼亞理工大學(xué)劉國梁等人，基于分子水平上碳電極前驅(qū)體的設(shè)計(jì)，制備了具有豐富，均勻且連續(xù)，與微孔互連的中孔結(jié)構(gòu)的多孔炭纖維（PCFs），它們是CDI的優(yōu)良電極材料。
本文要點(diǎn)：
1）使用嵌段共聚物聚（甲基丙烯酸甲酯）-嵌段聚丙烯腈（PMMA-b-PAN）通過靜電紡絲，氧化，穩(wěn)定化和熱解生成PCFs。PMMA-b-PAN的微相分離導(dǎo)致了由PAN和PMMA結(jié)構(gòu)域組成的無序的雙連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。隨后PAN的碳化和PMMA的分解產(chǎn)生具有均勻且相互連接的中孔的連續(xù)CFs。
2）豐富而均勻的中孔賦予了較大的有效脫鹽表面積，以及從PAN繼承的相互連接的微孔和N-摻雜劑增強(qiáng)了脫鹽能力。與大多數(shù)多孔碳微粒和塊體不同，連續(xù)的纖維狀碳骨架和相互連接的中孔通道分別確保了快速的電子傳輸和離子擴(kuò)散，這對(duì)于高速率海水脫鹽至關(guān)重要。
3）在沒有任何離子交換樹脂來促進(jìn)離子電吸附或添加導(dǎo)電添加劑的脫鹽池中， PCF實(shí)現(xiàn)海水淡化的能力高達(dá)30.4 mgNaClgPCF-1，脫鹽率高達(dá)38.0 mgNaCl gPCF-1min-1。
總之，該工作強(qiáng)調(diào)了基于嵌段共聚物的PCF在高容量和高速率CDI領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。
Tianyu Liu et al. Exceptional capacitive deionization rate and capacity by block copolymer–based porous carbon fibers. Science Advances, 2020.
DOI: 10.1126/sciadv.aaz0906
http://doi.org/10.1126/sciadv.aaz0906
5. Chem. Rev.：用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的光聚合生物材料和基于光的3D打印策略
自增材制造（3D打印）問世以來，這項(xiàng)技術(shù)徹底改變了生物制造領(lǐng)域，并推動(dòng)了組織工程和再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的許多關(guān)鍵性進(jìn)展。自Charles Hull首次向世界介紹立體光刻技術(shù)之后，許多3D打印方法也被開發(fā)出來。有鑒于此，美國加州大學(xué)圣地亞哥分校Shaochen Chen等人綜述適用于光基3D打印方式的生物材料的發(fā)展，并重點(diǎn)介紹了生物打印的應(yīng)用。
本文要點(diǎn)：
1）研究人員首先介紹了光固化生物材料中光聚合反應(yīng)的基本原理和機(jī)理，然后總結(jié)了常用的光抑制和光親和化學(xué)反應(yīng)來控制聚合動(dòng)力學(xué)。并討論了用于光基印刷的可光交聯(lián)天然、合成和復(fù)合生物材料的最新文獻(xiàn)，以及它們?cè)诮M織工程和再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。
2）總結(jié)了在選擇與光基3D打印設(shè)置兼容性及其在組織工程應(yīng)用中的效用時(shí)，必須考慮的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。主要的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括：（1）生物降解特性，以確保適當(dāng)?shù)慕M織重塑而無有害的副產(chǎn)物；（2）在具有最小免疫原性的細(xì)胞存在下的生物相容性；（3）所選生物材料配方的機(jī)械特性；（4）最終打印結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；（5）適當(dāng)?shù)木酆蠙C(jī)制，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的生物學(xué)應(yīng)用所需的水凝膠特性以及（6）生物材料組合物的光學(xué)性能和3D打印機(jī)設(shè)置，以確保達(dá)到最佳的打印條件。
3）最后，研究人員回顧了最近從串行到平面再到體積構(gòu)建的光基3D打印方式的進(jìn)展和演變，并討論了提高打印分辨率和質(zhì)量控制的策略，以標(biāo)準(zhǔn)化未來的打印優(yōu)化方法。
Claire Yu, et al. Photopolymerizable Biomaterials and Light-Based 3D Printing Strategies for Biomedical Applications. Chem. Rev. 2020.
DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00810.
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00810
6. Nano Letters：用于快速充電和持久的可充電鎂存儲(chǔ)的共價(jià)有機(jī)框架
高安全性，低成本和高容量的可充電鎂電池（RMBs）是鋰離子電池的有效替代品。然而，RMBs缺乏高功率，高能量和穩(wěn)定的正極阻礙了它們的商業(yè)化。有鑒于此，馬里蘭大學(xué)王春生教授，武漢理工大學(xué)麥立強(qiáng)教授報(bào)道了對(duì)環(huán)境無害，低成本和可持續(xù)用于鎂儲(chǔ)存的共價(jià)有機(jī)骨架（COF）正極。
文章要點(diǎn)：
1）COF是由有機(jī)單體1,4-二氰基苯與ZnCl2在石英安瓿中于400°C加熱而合理聚合而成，ZnCl2充當(dāng)微孔形成的反應(yīng)催化劑。COF材料是由具有二維（2D）分層結(jié)構(gòu)的苯環(huán)和三嗪環(huán)組成的多孔蜂窩聚合物。基于密度泛函理論（DFT）計(jì)算的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，顯示出1.39 nm的六角形微孔。TEM顯示COF材料具有層狀結(jié)構(gòu)。從片材邊緣觀察到的HRTEM圖像顯示，每個(gè)片材都是（001）取向片的堆積，層間間距約為3.4?。XRD顯示，COF是由芳環(huán)組成的短程有序骨架。
2）這種材料顯示出高功率密度（最高2.8 kW kg-1），高比能量密度（最高146 Wh kg-1）和長(zhǎng)循環(huán)穩(wěn)定性，代表了迄今為止所有已報(bào)道的有機(jī)正極中最佳的電化學(xué)性能之一。
3）研究人員發(fā)現(xiàn)，其在0.5 C（1 C 為 114 mA h g-1）時(shí)具有102 mA h g-1的初始放電容量，并且當(dāng)電流密度分別增加到2 C和10 C時(shí)仍保持70％和52％的容量。此外，在5 C的高速率下，可實(shí)現(xiàn)72 mAh g-1的可逆容量，在3000次循環(huán)中每個(gè)循環(huán)的緩慢容量衰減率為0.0196％，這是有機(jī)Mg電池最出色的循環(huán)穩(wěn)定性之一。
4）研究人員詳細(xì)的動(dòng)力學(xué)分析進(jìn)一步探索了電荷存儲(chǔ)的性質(zhì)。大多數(shù)RMBs都具有較大的電壓滯后和較低的可逆性。而基于COF的正極材料由于具有高電容貢獻(xiàn)的贗電容行為，因此顯示出快速的陽離子擴(kuò)散，超穩(wěn)定的循環(huán)穩(wěn)定性和超高速率特性。綜合電化學(xué)分析表明，COF中的三嗪環(huán)位點(diǎn)是鎂離子可逆反應(yīng)的氧化還原中心。
Ruimin Sun, et al, A Covalent Organic Framework for Fast-Charge and Durable Rechargeable Mg Storage, Nano Lett., 2020
DOI：10.1021/acs.nanolett.0c01040
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c01040
7. Angew：Cu催化TMSCF3對(duì)重氮化合物的三氟化反應(yīng)
中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所胡金波等通過TMSCF3試劑實(shí)現(xiàn)了對(duì)α-重氮化合物的雙三氟甲基化反應(yīng)，生成雙取代烯烴產(chǎn)物，該過程通過卡賓中間體物種遷移插入到“CuCF3”中并轉(zhuǎn)化為α-CF3取代有機(jī)銅，隨后通過β-F消除，得到雙三氟甲基取代的烯烴產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)TMSCF3對(duì)重氮分子加成烯烴、雙三氟甲基兩種官能團(tuán)，這個(gè)反應(yīng)中C1到C3策略的關(guān)鍵在于對(duì)雙三氟甲基中間體的控制。
本文要點(diǎn)：
1）反應(yīng)條件優(yōu)化。反應(yīng)使用苯基重氮乙酸酯和6倍TMSCF3作為反應(yīng)物，加入CuI催化劑和CsF，在室溫的NMP溶劑中反應(yīng)，隨后加入堿，并在室溫中繼續(xù)反應(yīng)10 h。結(jié)果顯示，反應(yīng)中消除重氮基，并構(gòu)建烯烴，可能有四種產(chǎn)物：二氟取代烯烴；F、CF3取代烯烴、二三氟甲基取代烯烴；三三氟甲基取代甲基（非烯烴產(chǎn)物）。通過調(diào)控堿（CsF、KF、TASF、KHF2）的種類，溶劑（NMP、THF、DMF、NMP/THF）種類，實(shí)現(xiàn)了對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的組成。結(jié)果顯示，當(dāng)使用THF2堿并在NMP/THF（1：1）溶劑中反應(yīng)有最高的雙三氟甲基取代的烯烴。
2）在優(yōu)化的條件中對(duì)反應(yīng)底物進(jìn)行拓展，對(duì)酯基中醇部分拓展，結(jié)果顯示對(duì)乙基、異丙基、叔丁基、金剛烷基的底物都能獲得中等收率，重氮基α位的芳基上鄰位F、Br取代；對(duì)位Cl取代、烯丙醇取代；芳基雙取代：對(duì)位/間位雙甲氧基取代、對(duì)位甲基取代/鄰位（間位）F取代；其他的芳環(huán)：噻吩、萘環(huán)取代都能獲得中等收率。克級(jí)反應(yīng)結(jié)果顯示，苯基重氮乙酸叔丁基酯和6倍的TMSCF3反應(yīng)，能得到64 %的反應(yīng)收率，僅僅稍低于少量反應(yīng)情況的68 %產(chǎn)率。
Qian Wang, et al. From C1 to C3: Copper‐Catalyzed gem‐Bis(trifluoromethyl)olefination of α‐Diazo Esters with TMSCF3，Angew. Chem. Int. Ed., 2020,
DOI: 10.1002/anie.202002409
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.202002409
8. AM：折紙?jiān)O(shè)計(jì)的水凝膠多變形物作為多態(tài)開關(guān)的應(yīng)用
變形材料在軟機(jī)器人，智能設(shè)備等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。在各種設(shè)計(jì)策略中，折紙結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是從普通材料的平面設(shè)計(jì)中獲得復(fù)雜3D配置和空前性能的強(qiáng)大工具。于此，浙江大學(xué)吳子良等人展示了一些kirigami設(shè)計(jì)用于復(fù)合水凝膠片材的可編程，多穩(wěn)態(tài)3D配置。
本文要點(diǎn)：
1）通過光刻聚合，制造了多孔復(fù)合水凝膠片，其中軟和活性水凝膠條在剛性和被動(dòng)水凝膠框架中進(jìn)行圖案化。浸入水中時(shí)，由于溶脹不匹配，膠條彎曲到平面外。
2）在kirigami結(jié)構(gòu)中，幾通過引入切口破壞了幾何連續(xù)性，因此變形自由度顯著增加。通過控制每個(gè)條帶的屈曲方向，可以在單個(gè)復(fù)合水凝膠中獲得多種構(gòu)型。也可以通過使用分層設(shè)計(jì)的折紙結(jié)構(gòu)獲得多層配置。電路的多接觸開關(guān)是通過利用多層凝膠配置而設(shè)計(jì)的。
3）此外，通過在kirigami設(shè)計(jì)中引入手性來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)模式。用于可編程變形的kirigami結(jié)構(gòu)的多功能設(shè)計(jì)應(yīng)適用于其他智能材料，從而有望應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)設(shè)備和柔性電子產(chǎn)品。
Hao, X. P., et al., Kirigami‐Design‐Enabled Hydrogel Multimorphs with Application as a Multistate Switch. Adv. Mater. 2020, 2000781.
https://doi.org/10.1002/adma.202000781
9. AM：三元混合陽離子室溫液態(tài)金屬電池及界面選擇機(jī)理研究
由兩種堿金屬組成的無枝晶鈉鉀(Na-K)液體合金是鋰金屬負(fù)極材料的理想替代品之一，其同時(shí)保持了大容量、低電位和高豐度的優(yōu)勢(shì)。然而，鈉離子電池或鉀離子電池的正極材料有限，無法提供穩(wěn)定的大容量。有鑒于此，德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校余桂華等人結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，專為鋰離子插層正極設(shè)計(jì)了一種混合陽離子液體金屬（LM）電池，其可使用Na–K液體負(fù)極提供穩(wěn)定的高容量以避免枝晶。
本文要點(diǎn)：
1）在這種混合陽離子液體金屬電池中，鋰離子正極與Na-K LM負(fù)極成功耦合，既提供了插層鋰離子正極的穩(wěn)定高容量，又提供了無枝晶的LM負(fù)極。對(duì)電鍍/剝離過程中鋰金屬表面和LM表面形貌進(jìn)行了模擬和表征。歸功于無枝晶的液體負(fù)極，這種混合陽離子電池的設(shè)計(jì)比使用鋰金屬作為負(fù)極的設(shè)計(jì)具有更穩(wěn)定的性能。
2）通過模擬和實(shí)驗(yàn)表征，確定了Na-K合金的力學(xué)性能，這是其具有穩(wěn)定循環(huán)性能的基礎(chǔ)。還研究了三元混合陽離子體系中電荷載體的選擇原則，結(jié)果表明該體系與電化學(xué)過程中所提出的界面層形成和離子分布機(jī)制相一致，具有良好的穩(wěn)定性。
3）鋰離子作為穩(wěn)定的循環(huán)電荷充當(dāng)正極電荷載體，鉀離子充當(dāng)負(fù)極上的電荷載體，而鈉則作為液化鉀金屬的介質(zhì)，這樣的三元混合電池系統(tǒng)不僅繼承了豐富的鋰電池化學(xué)正極，也拓寬了對(duì)堿金屬合金和混合離子電池化學(xué)的認(rèn)識(shí)。
Xuelin Guo, et al. A Ternary Hybrid-Cation Room-Temperature Liquid Metal Battery and Interfacial Selection Mechanism Study. Adv. Mater. 2020, 2000316.
DOI: 10.1002/adma.202000316.
https://doi.org/10.1002/adma.202000316
10. Adv. Sci.：全無機(jī)鈣鈦礦單晶陣列在電子傳輸層上的原位生長(zhǎng)
在電荷載流子傳輸層上直接生長(zhǎng)的鈣鈦礦單晶將為新興的光電器件的發(fā)展開辟一條有希望的途徑。南方科技大學(xué)王愷、Dan Wu等人報(bào)道了在立方氧化鋅(c‐ZnO)電子傳輸層（ETLs）上原位生長(zhǎng)的高質(zhì)量全無機(jī)鈣鈦礦(CsPbBr3)單晶陣列(PeSCAs)。
本文要點(diǎn)：
1）PeSCAs由長(zhǎng)6–10 μm，寬2–3 μm的矩形薄微片組成。通過結(jié)構(gòu)表征，觀察到立方CsPbBr3的(100)平面和c‐ZnO的(100)平面在晶格距離上可以適度匹配，這使得PeSCAs在<100>方向上具有優(yōu)先的晶體取向，從而促進(jìn)了PeSCAs的外延生長(zhǎng)。通過掠入射寬角X射線散射(GIWAXS)證明了沉積的c-ZnO可以通過(100)CsPbBr3∥(100) c-ZnO的外延晶格相干性使CsPbBr3形成純相和高度結(jié)晶的立方鈣鈦礦。
2）由于PeSCAs中沒有晶界和陷阱態(tài)數(shù)量減少，與鈣鈦礦納米晶體(PeNCs)相比，PeSCAs在周圍環(huán)境中顯示出更好的晶體結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能穩(wěn)定性。通過時(shí)間分辨光致發(fā)光(TRPL)光譜分析，PeSCAs顯示出比PeNCs更快的擴(kuò)散速率，從而使激子擴(kuò)散的無序能態(tài)更少。此外，與光物理研究中觀察到的PeNCs相比，更長(zhǎng)的光致發(fā)光(PL)壽命證實(shí)了PeSCAs中更少的陷阱態(tài)。
這些結(jié)果揭示了建立與c-ZnO異質(zhì)層界面的可能性，這是實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦和電荷載流子傳輸層更好集成的關(guān)鍵一步。
Xiaobing Tang, et al. In Situ Growth of All-Inorganic Perovskite Single Crystal Arrays on Electron Transport Layer. Adv. Sci. 2020, 1902767.
DOI: 10.1002/advs.201902767.
https://doi.org/10.1002/advs.201902767
11. ACS Nano：在高電流密度下的抑制效率滾降，高亮度綠色鈣鈦礦發(fā)光二極管
鈣鈦礦發(fā)光二極管（PeLED）在過去幾年中發(fā)展迅速，外部量子效率（EQE）達(dá)到21％以上。但是，大多數(shù)PeLED在高注入電流密度下仍會(huì)遭受嚴(yán)重的效率下降（滾降），從而限制了其可達(dá)到的亮度，并給其在激光二極管應(yīng)用中的使用提出了挑戰(zhàn)。華盛頓大學(xué)Lih Y. Lin等人證明了PeLED的滾降特性受電荷注入不平衡，無輻射俄歇復(fù)合和焦耳熱的影響。
本文要點(diǎn)：
1）為了實(shí)現(xiàn)超高亮度和高效的PeLED，已應(yīng)用了幾種策略。首先，研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)能量梯來平衡電子和空穴的傳輸。
2）其次，優(yōu)化了鈣鈦礦材料，使其具有降低的俄歇復(fù)合率并提高了載流子遷移率。
3）第三，用藍(lán)寶石襯底代替了玻璃襯底，以更好地消散焦耳熱。最后，通過采用電流聚焦架構(gòu)，獲得了創(chuàng)紀(jì)錄的7.6 Mcd/m2亮度的PeLED。器件可以在高達(dá)?1 kA/cm2的極高電流密度（J）下運(yùn)行。
該工作表明鈣鈦礦材料在高亮度LED方面具有廣闊的應(yīng)用前景，并最終為溶液處理的電泵浦激光二極管帶來了潛力。
Xian-Jiang Song et al. Suppressing Efficiency Roll-Off at High Current Densities for Ultra-Bright Green Perovskite Light-Emitting Diodes, ACS Nano 2020.
DOI：10.1021/acsnano.0c01817.
https://doi.org/10.1021/acsnano.0c01817
