1. Nature Mater.綜述：用于下一代電化學器件的三重離子-電子導電氧化物
三重離子-電子導體（TIECs）一種可以同時傳輸電子和兩種離子物種的材料。最近所開發(fā)的TIECs為各種電化學器件（包括燃料電池、膜反應器和電解槽）的性能最大化提供了誘人的機會。然而，由于缺乏對TIECs傳輸特性和電催化活性的機理的理解，這些新興材料的潛在應用受到了嚴重限制。有鑒于此，美國科羅拉多礦業(yè)學院 Ryan O’Hayre總結和分析了目前對單相材料中TIECs輸運和電化學的研究，包括缺陷的形成和傳導機制。強調(diào)了TIECs材料的選擇標準（例如，晶體結構和離子電負性）、設計原則（例如，陽離子和陰離子替代化學）和操作條件（例如，大氣），以便能夠有意地調(diào)節(jié)每個電荷載體的導電性。1）目前，大多數(shù)已知的TiECs材料是混合質(zhì)子、氧離子和空穴導體，主要用作燃料電池正極。迄今為止，高多價過渡金屬摻雜和Zn夾雜的Ba基材料具有最高的應用性能。此外，這些多功能材料還可以用于許多其他領域，包括可逆器件、p-n異質(zhì)結和膜反應器。2）由于其主要的鈣鈦礦型結構，TIECs很容易適應陽離子和陰離子取代。而這些材料的缺陷濃度和所產(chǎn)生的性能很大程度上取決于其占有率和所處的環(huán)境。此外，缺陷的遷移率可能受組成和結構特征（如對稱性和陽離子有序性）的影響。因此，可以通過結合組成，結構和操作條件來控制每種載體類型的總電導率。此外，適當?shù)乜刂茖ё钚≈涤型麨樵O計n型TIECs而不是p型TIECs提供新的機會。3）盡管TIECs材料為提高現(xiàn)有器件的性能和開發(fā)新器件提供了巨大前景。然而，目前仍需要克服許多挑戰(zhàn)。首先，開發(fā)更有效和更直接的表征方法來研究TIECs材料；其次，擴展可操作溫度范圍以進一步拓寬TIEC的應用；最后，改善這些復雜材料的化學穩(wěn)定性。
光電器件學術QQ群：474948391Papac, M., Stevanovi?, V., Zakutayev, A. et al. Triple ionic–electronic conducting oxides for next-generation electrochemical devices. Nat. Mater. (2020)DOI：10.1038/s41563-020-00854-8https://doi.org/10.1038/s41563-020-00854-8
2. Nature Photonics: 磷光分子聚集體，高效穩(wěn)定有機發(fā)光二極管
在未來的高分辨率顯示器和照明產(chǎn)品中，有機發(fā)光二極管（OLED）需要在高亮度下高效率穩(wěn)定輸出。對基于分子聚集體的OLED的研究已實現(xiàn)高效率。然而，由于材料開發(fā)不足，尚未對具有聚集發(fā)射的這種OLED的工作穩(wěn)定性深入研究。鑒于此，美國亞利桑那州立大學Jian Li等人報道一種稱為Pd3O8-P的四齒Pd（II）配合物，它具有優(yōu)異的光電特性。1） 在室溫下，Pd3O8-P的聚集體表現(xiàn)出接近于統(tǒng)一的光致發(fā)光量子產(chǎn)率和0.62μs的短暫瞬態(tài)壽命。無主體的Pd3O8-P橙色OLED發(fā)出的光的峰值為588 nm，半帶寬為84 nm，CIE坐標為（0.52，0.47），并且達到了34.8％的峰值外量子效率（EQE）。 2）該器件降低了效率衰減，在1,000 cd m-2下保持了33.5％的高EQE，在10,000 cd m-2下保持了29.5％的高EQE。在1,000 cd m-2下，估計的工作半衰期為959萬小時。四齒金屬絡合物在發(fā)射藍色光的區(qū)域中具有三重態(tài)的事實也可能有助于將來開發(fā)高效且長壽命的藍色OLED。
發(fā)光材料與器件學術QQ群：529627332Cao, L., Klimes, K., Ji, Y. et al. Efficient and stable organic light-emitting devices employing phosphorescent molecular aggregates. Nat. Photonics (2020).https://doi.org/10.1038/s41566-020-00734-2https://www.nature.com/articles/s41566-020-00734-2
3. Nature Chem.：二茂鐵機械響應聚合物上的末端構象鎖指導反應途徑以提高機械化學反應性
機械響應聚合物可用于在聚合物材料中產(chǎn)生應變相關的共價化學反應，包括應力增強，應力感測和網(wǎng)絡重塑通常，人們希望機械響應聚合物在沒有力的情況下是惰性的，但在施加張力下具有高反應性。茂金屬具有無力穩(wěn)定性和力偶合反應性的性質(zhì)組合，但是這種反應性的機理在很大程度上尚待探索。近日，杜克大學Stephen L. Craig等通過單分子力光譜法對一系列二茂鐵環(huán)蕃化合物進行研究發(fā)現(xiàn)，其機械反應性與反應物中的環(huán)應變無關，而與它們的兩個環(huán)戊二烯基配體的旋轉排列程度有關。1）研究表明，與母體二茂鐵的更傳統(tǒng)的“剪切”機理相反，末端附著物可限制二茂鐵通過配體“剝離”進行解離的機制，從而導致解離速率常數(shù)在?1 nN力的作用下增加幾個數(shù)量級。2）末端構象鎖還可以改善宏觀的，多尺度響應的行為，包括力致變色和含二茂鐵環(huán)蕃聚合物中力誘導的交聯(lián)。
Yudi Zhang, et al. Distal conformational locks on ferrocene mechanophores guide reaction pathways for increased mechanochemical reactivity. Nat. Chem., 2020DOI: 10.1038/s41557-020-00600-2https://www.nature.com/articles/s41557-020-00600-2
4. Nature Communications：室溫下在絕緣體表面形成規(guī)則的金屬絡合分子陣列
在室溫下控制塊狀絕緣體上的自組裝納米結構對于制造用于納米電子學、催化和傳感器等應用領域的分子器件至關重要。然而，在實際操作溫度下，將單個分子錨定在電絕緣的支撐面上仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。近日，德國比勒費爾德大學Angelika Kühnle報道了在方解石（CaCO3）的(10.4) 解理面上形成有序的單個錨定分子陣列，即dimolybdenum tetraacetate（(Mo2(O2CMe)4）。1）基于在超高真空條件下以頻率調(diào)制模式進行的原子力顯微鏡(AFM)圖像，研究人員獲得了MoMo分子在室溫下既不擴散也不旋轉的實驗證據(jù)。這種強錨定可以通過具有理想尺寸匹配分子的靜電相互作用來解釋。特別是在高覆蓋率時，分子的硬球排斥以及方解石表面的限制作用，驅(qū)動分子形成局部有序陣列，這在概念上不同于應用于金屬有機骨架的連接體。研究工作表明，定制分子-表面相互作用有望為將單個金屬絡合分子錨定到有序陣列中開辟新的途徑。
納米合成學術QQ群：1050846953Aeschlimann, S., Bauer, S.V., Vogtland, M. et al. Creating a regular array of metal-complexing molecules on an insulator surface at room temperature. Nat Commun 11, 6424 (2020).DOI：10.1038/s41467-020-20189-xhttps://doi.org/10.1038/s41467-020-20189-x
5. Chem. Soc. Rev.: 離子插層碳材料在可充電電池技術中的研究進展
不斷增長的能源需求促使人們尋求廉價，安全，可擴展和高性能的可充電電池。碳材料由于其資源豐富、成本低、無毒性和電化學性質(zhì)多樣等優(yōu)點，已被廣泛應用于各種電池的電極材料。通過在低氧化還原電勢下使用可逆的施主型陽離子嵌入/脫嵌（包括Li+，Na+和K+），碳材料可以用作“搖椅”堿金屬離子電池的理想陽極。同時，在高氧化還原電勢下，陰離子在石墨碳材料中的受體型嵌入也是一個易于進行的可逆過程。基于陰離子插層石墨碳材料，許多雙離子電池和Al離子電池技術正在蓬勃發(fā)展。有鑒于此，德累斯頓工業(yè)大學馮新亮教授和Minghao Yu等人，綜述了近年來炭材料在多孔結構、化學成分、層間距控制等方面取得的重要進展。1）通過闡述電化學，插層效應和插層形式，進一步探討了碳材料作為陽離子主體和陰離子主體的基本機理。隨后，介紹了新型碳納米結構和碳源儲能器件的最新進展，特別強調(diào)了其結構與電化學性能之間的關聯(lián)，以及器件結構、電化學反應和性能指標的評估。最后，提出了對目前仍存在的挑戰(zhàn)的展望。2）由于豐富的儲量，成本低廉，結構可調(diào)整性以及多種氧化還原電化學（陽離子嵌入和陰離子嵌入），碳材料在眾多可充電儲能技術的應用中擁有巨大的機遇。當前，鋰離子電池（LIB）在可充電電池市場中占主導地位，而后LIB（包括NIB，KIB，DIB和AIB）在特定應用領域也顯示出巨大潛力。后LIB的能量密度仍有待提高，以與LIB競爭，但成本可以大大降低。在這方面，碳電極的利用將增強后LIB的低成本優(yōu)勢，促進其快速商業(yè)化。在供體型插層的情況下，碳材料作為堿金屬陽離子(Li+，Na+和K+)的優(yōu)良陽極宿主。應該指出的是，具有部分石墨化性能的無序碳在陽離子插層碳的研究中占據(jù)主導地位，因為這些無序碳材料具有豐富的活性位點和縮短的擴散路徑。最先進的無序碳陽極已顯示出創(chuàng)紀錄的高可逆容量（> 1000 mA h g-1）和超長循環(huán)穩(wěn)定性（> 1000個循環(huán)）。3）對于受體型插層，其機理研究和相應的儲能裝置(DIBs和AIBs)是研究的重點。與傳統(tǒng)的LIBs中富鋰過渡金屬氧化物陰極相比，石墨碳陰極的主要優(yōu)點是高工作電位、優(yōu)異的導電性、高結構/化學穩(wěn)定性和優(yōu)異的相容性。通過將石墨碳與適當?shù)年枠O材料和特定的電解質(zhì)體系配對，可以構建各種DIB/AIB，以實現(xiàn)特定的性能，例如不燃性，極性可轉換性，快速充電能力，柔韌性以及在極端溫度下的運行。納米結構碳具有設計良好的多孔通道、結晶度和化學成分，由于其易于進行體積調(diào)節(jié)和離子擴散，因此在陰離子存儲方面顯示出令人印象深刻的循環(huán)和速率性能。值得注意的是，由于納米結構碳的密度低，其體積容量有待進一步提高。雜原子摻雜對石墨碳的影響在碳陽極中得到了廣泛的研究，但對碳陰極的影響尚不清楚。總之，該工作有望加速新的碳材料概念和碳衍生電池技術的發(fā)展，以實現(xiàn)商業(yè)化應用。
電池學術QQ群：924176072Gang Wang et al. Carbon materials for ion-intercalation involved rechargeable battery technologies. Chem. Soc. Rev., 2020.https://doi.org/10.1039/D0CS00187B
6. Angew：手性無鉛雜化鈣鈦礦用于自供電圓偏振光檢測
金屬鹵化物鈣鈦礦由于手性有機物誘導的CPL敏感特性和無機骨架的有效電荷傳輸而成為CPL檢測的有前途的替代方法。但是，這些報道中大多數(shù)手性鈣鈦礦都涉及高濃度的有毒鉛，這將成為其進一步應用的潛在瓶頸。近日，中科院福建物構所Junhua Luo，Lina Li等報道了兩種無鉛鹵化物雙鈣鈦礦，[( R )‐β-MPA]4AgBiI8 ((R)‐β‐MPA = (R)‐(+)‐β‐methylphenethylammonium, 1‐R ) 和[(S)-β-MPA]4AgBiI8 ((S)‐β‐MPA = (S)-(–)‐β‐methylphenethylammonium, 1‐S )。1）圓二色光譜表征表明，這兩種鈣鈦礦材料表現(xiàn)出明顯的手性，該手性由有機陽離子誘導，以區(qū)分CPL光子的不同偏振態(tài)。2）有趣的是，這兩種鈣鈦礦材料呈現(xiàn)出獨特的手性極性光伏，可在沒有外部電源的情況下實現(xiàn)了自供電的CPL檢測，這是前所未有的。3）此外，其自供電CPL檢測獲得的各向異性系數(shù)高達0.3，是已報道的手性鈣鈦礦中的最高值。該工作表明雜化雙鈣鈦礦是有前途的光電候選物，并為探索具有高性能的新型“綠色”圓偏振光敏材料提供了一種新方法。
發(fā)光材料與器件學術QQ群：529627332Dong Li, et al. Chiral lead‐free hybrid perovskites for self‐powered circularly polarized light detection. Angew. Chem. Int. Ed., 2020DOI: 10.1002/anie.202013947https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202013947
7. Angew：金納米團簇的原子精確表面修飾助力電化學CO2還原
巰基保護的金納米團簇（NC）是一種高效的電化學CO2還原（CO2RR）催化劑材料。近日，美國卡內(nèi)基梅隆大學金榮超教授，匹茲堡大學Giannis Mpourmpakis，國家能源技術實驗室 (NETL) Douglas R. Kauffman報道了以Au23(SR)16(SR=環(huán)己硫酸酯)納米團簇為模板，通過兩個Cd原子在原子水平上進行表面摻雜，得到了Cd修飾的Au19Cd2(SR)16，用作CO2RR電催化劑，大大提高了其催化性能。1）實驗結果顯示，在-0.5~0.9 V的外加電壓范圍內(nèi)，該修飾極大提高了CO2RR的選擇性，達到90-95%，比未摻雜Au23的選擇性提高了一倍。2）Au和Cd之間具有顯著的協(xié)同效應。密度泛函理論（DFT）計算表明，部分配體去除后硫活性中心的暴露提供了一條可行的CO2RR反應途徑。CO生成的熱力學能壘在Au19Cd2上比Au23上低0.74 eV。結果表明，Cd摻雜可以通過改變Au NCs的表面幾何結構和電子結構來顯著提高CO2RR性能，從而進一步改變中間結合能。該工作為CO2RR的表面摻雜機制和雙金屬協(xié)同作用提供了新的思路。
晶體團簇學術QQ群：530722590Site Li, et al, Boosting CO2 Electrochemical Reduction with Atomically Precise Surface Modification on Gold Nanoclusters, Angew. Chem. Int. Ed., 2020DOI: 10.1002/anie.202016129https://doi.org/10.1002/anie.202016129
8. AM綜述：低維金屬鹵化物鈣鈦礦光電探測器
金屬鹵化物鈣鈦礦（MHPs）由于其合成簡便，出色的光學和光電特性以及相應光電器件的破紀錄效率而成為熱門研究課題。如今，小型高性能光電探測器（PDs）的發(fā)展對新型光敏材料提出了更高的需求，低維MHPs因此引起了諸多的研究興趣。近日，香港城市大學Jr-Hau He，復旦大學Xiaosheng Fang等綜述了低維MHPs（包括0D，1D，2D層狀和非層狀納米結構及其異質(zhì)結構）的合成，性質(zhì)，光電檢測性能和穩(wěn)定性。1）作者總結了低維MHPs合成方法的最新進展，并介紹了用于理解與低維MHPs的PDs應用相關的光學和光電特性的關鍵概念。2）更重要的是，作者介紹了基于低維MHPs的新型PDs的最新進展，并重點介紹了改善鈣鈦礦PDs性能和穩(wěn)定性的策略。3）通過討論最新進展，策略和現(xiàn)有挑戰(zhàn)，作者提出了對基于低維MHPs的PDs的未來進行了展望。
光電器件學術QQ群：474948391Hsin‐Ping Wang, et al. Low‐Dimensional Metal Halide Perovskite Photodetectors. Adv. Mater., 2020DOI: 10.1002/adma.202003309https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202003309
9. Adv. Sci綜述：多功能鐵電材料在生物醫(yī)學領域中的應用
山東大學李建華教授、葛少華教授和劉宏教授對多功能鐵電材料在生物醫(yī)學領域中的應用進行了綜述。1）鐵電材料（FEMS）具有壓電性、熱釋電性、反壓電性、非線性光學、鐵-電光伏等特性，近年來在生物醫(yī)學領域也日益受到關注。由于其與力、熱、電和光等可以發(fā)生相互作用以產(chǎn)生電、機械和光學信號，因此FEMs在生物傳感、聲學鑷子、生物成像、治療學、組織工程以及刺激生物功能等方面也表現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢。2）作者在文中綜述了現(xiàn)有的FEMs及最新的制備技術，并對FEMs在生物醫(yī)學領域的應用進行了綜述，同時也對該領域未來發(fā)展的前景和面臨的挑戰(zhàn)進行了展望和討論。
生物醫(yī)藥學術QQ群：1033214008Wenjun Wang. et al. Advancing Versatile Ferroelectric Materials Toward Biomedical Applications. Advanced Science. 2020DOI: 10.1002/advs.202003074https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202003074
10. AEM綜述：用于水系錳基電池的沉積和剝離化學
可充電水系錳基電池因其低成本、高安全性以及易于制造等優(yōu)點，在電網(wǎng)規(guī)模的儲能應用中得到了廣泛的關注。然而，傳統(tǒng)的錳基電池的固態(tài)轉換和插層反應存在容量低和長期循環(huán)穩(wěn)定性差的問題。最近，Mn2+/MnO2基正極沉積/剝離化學的新型存儲機制研究從根本上解決了這些問題，使開發(fā)新一代具有優(yōu)異電化學性能的錳基電池成為可能。有鑒于此，美國斯坦福大學崔屹教授，中科大陳維教授綜述了Mn2+/MnO2沉積/剝離化學在水系錳基電池中的最新研究進展。1）作者闡述了不同儲能機制的錳基電池的研究進展，重點總結了Mn2+/MnO2化學中的最新一代錳基電池。2）作者通過先進的表征技術與模擬和理論計算相結合，闡明了新型Mn2+/MnO2存儲機制。3）作者總結了錳基電池在大規(guī)模儲能方面的潛在應用。最后指出了利用Mn2+/MnO2化學開發(fā)水系錳基電池的研究機遇和發(fā)展方向。
電池學術QQ群：924176072Mingming Wang, et al, Opportunities of Aqueous Manganese-Based Batteries with Deposition and Stripping Chemistry, Adv. Energy Mater. 2020DOI: 10.1002/aenm.202002904https://doi.org/10.1002/aenm.202002904
11. AEM: FeOOH納米片的形成誘導高價Ni取代CeO2-x摻雜以實現(xiàn)高效水氧化
Ni等過渡金屬元素在高氧化狀態(tài)下可以促進析氧反應(OER)活性，但在溫和條件下很難制備分散的Ni3+物種，甚至Ni4+物種。有鑒于此，北京大學深圳研究生院楊世和教授等人，以富氧空位的CeO2?x為底物，通過簡單的一步法合成了一種以FeOOH納米片陣列修飾的高價Ni摻雜二氧化鈰(CeO2-x-FeNi)的新型雜化OER電催化劑。1）以碳布包覆富氧氧化鈰(CeO2?x)為基底，通過同時原位生成FeOOH納米片陣列，合成了一種新型獨立電極，該電極具有高效的混合OER催化劑，其中包括Ni摻雜的氧化鈰和價態(tài)Ni。2）一系列非原位和原位實驗揭示了Fe3+水解反應產(chǎn)生的H+離子腐蝕Ce位點，其中發(fā)生Ni2+離子取代，這些離子被鄰近的Ce離子和氧空位進一步氧化為Ni3+/Ni4+。同時，F(xiàn)e3+以FeOOH納米片的形式沉積在二氧化鈰表面。3）分散的高價Ni3+/Ni4+的高固有OER活性與CeO2-x上裝飾的FeOOH納米片相結合，可實現(xiàn)有效的OER電催化，在10 mA cm-2的電流密度下具有195 mV cm-2的低過電勢和0.99 s-1的高周轉頻率（TOF），據(jù)作者所知，是迄今為止報道的最佳含Ce的OER催化劑，可與其他高性能OER催化劑相比。總之，該工作為在OER或其他氧化反應的氧化物基質(zhì)中工程化高價金屬離子開辟了一條新的途徑。
電催化學術QQ群：740997841Jun Yu et al. Formation of FeOOH Nanosheets Induces Substitutional Doping of CeO2?x with High‐Valence Ni for Efficient Water Oxidation. Advanced Energy Materials, 2020.DOI: 10.1002/aenm.202002731https://doi.org/10.1002/aenm.202002731
12. AEM: 可見光響應型TiO2基材料用于高效太陽能利用
自1972年以來，由于TiO2的豐度高，化學穩(wěn)定性好和易獲得等優(yōu)點，其光催化性能引起了廣泛的研究興趣。為了提高TiO2的整體活性，在過去的幾十年中，人們致力于制備具有可見光響應的先進TiO2基光催化劑，這些光催化劑在太陽能利用領域顯示出巨大的潛力。有鑒于此，黑龍江大學付宏剛教授、昆士蘭大學王連洲教授和復旦大學李偉等人，綜述了近年來可見光響應型TiO2基材料的研究進展。批判性地總結了可見光響應型TiO2基材料的基本設計原理和制備策略，以及它們在太陽能利用中的應用。綜述了缺陷工程和結工程兩個基本概念，并詳細描述了可見光響應的TiO2基材料的物理/化學性質(zhì)和光催化機理。1）重點介紹了可見光響應型TiO2基材料的制備策略和相應的化學/物理性質(zhì)，重點從光吸收、電荷轉移和分離以及表面反應的角度討論了帶隙工程和結工程。還討論了它們在太陽能燃料生產(chǎn)、有機合成、細菌消毒、污染物降解和固氮等方面的應用。此外，還提出并強調(diào)了這一領域的新趨勢和持續(xù)的挑戰(zhàn)。2）盡管在這一領域已經(jīng)取得了相當大的進步，但有些問題也不容忽視。在合成方面，迫切需要開發(fā)新的方法來精確調(diào)控合成光催化劑的性能，如形貌、成分、能帶排列、摻雜劑和缺陷的分布和濃度以及接觸界面結構。只有這樣，才能建立可靠的結構-性質(zhì)-性能，才能為下一代光催化劑的研究提供指導。而且，大規(guī)模生產(chǎn)具有高質(zhì)量且均勻的可見光響應性TiO2基材料非常重要，這可以為實際應用打下堅實的基礎。更重要的是，盡管已經(jīng)系統(tǒng)地研究了光催化過程中的電荷轉移方向，并表明光催化體系中的光生電子和空穴可以在空間上分離，但直接證據(jù)有限。3）因此，開發(fā)實時監(jiān)測光生空穴和電子遷移過程的技術是非常必要的。這些技術對于探索光催化反應機理具有重要意義，對光催化劑的基本設計原理也很重要。此外，目前的基于TiO2的光催化劑的性能仍遠未達到實際應用的要求。現(xiàn)有的光催化體系存在著光吸收受限、光生電子和空穴利用效率低、氧化還原能力不足等諸多弊端。因此，探索新的光催化體系具有重要意義。一個完美的系統(tǒng)應該滿足幾個要求，如可見光活性，高的太陽能轉換效率，用于氧化還原反應的合適的帶隙結構，用于長期應用的高光穩(wěn)定性以及用于商業(yè)化的可擴展性。實際上，在污染物降解領域，TiO2更先進并且已被廣泛用于實際應用。向自然學習是有前途的，光合作用啟發(fā)的人工系統(tǒng)可能會打破目前光催化劑的局限性?？傊?，高效利用太陽能是解決未來能源與環(huán)境問題的最終答案。因此，制備先進的光催化體系是非常重要的，這需要不同領域的協(xié)同研究。
光催化學術QQ群：927909706Wei Zhang et al. Visible‐Light Responsive TiO2‐Based Materials for Efficient Solar Energy Utilization. Advanced Energy Materials, 2020.DOI: 10.1002/aenm.202003303https://doi.org/10.1002/aenm.202003303
