1. Chem. Soc. Rev.: 超疏水性：機理和策略
超疏水表面具有良好的疏水自清潔性能，擁有廣泛的應用前景。超疏水表面的基本特征是微納米尺度粗糙結構，使其能夠在液滴下保留大量空氣。然而，精細表面結構的脆弱性嚴重阻礙了超疏水表面的實際應用。穩定的超疏水性是滿足商業產品嚴格的工業要求和標準的必要條件。近年來，在闡明潤濕轉變機理，超疏水性的設計策略和制備技術方面取得了重大進展。有鑒于此，電子科技大學鄧旭教授等人，綜述了近年來超疏水表面的潤濕轉變機理及超疏水性設計策略的研究進展。1）首先探討了超疏水的熱力學穩定性，介紹了相關的理論模型和實驗方法，重點討論了從Cassie-Baxter狀態到Wenzel狀態的潤濕轉變機制。2）然后，詳細介紹和討論了常見的構建穩定超疏水表面的被動抵抗型和主動再生型策略。通過多種策略的結合，可以獲得穩定的超疏水表面，例如穿鎧甲的超疏水表面。3）最后，介紹了自下而上與自上而下的各種制備方法，包括各種濕法化學、層層組裝法、溶膠-凝膠法、模板法、蝕刻法、光刻法等。
Wenluan Zhang et al. Robust superhydrophobicity: mechanisms and strategies. Chem. Soc. Rev., 2021.https://doi.org/10.1039/D0CS00751J
2. Nature Commun.：能夠規?；苽涞腃rII[CrIII(CN)6]薄膜自旋熱電材料
自旋熱電材料作為一種新型熱電技術，其中熱、電流傳輸路徑方向互為正交，在從廢熱中收集能量展示了潛在前景和大規模應用以及提高能量轉換效率等角度中具有前景。但是以往用于自旋熱電材料的磁性絕緣體因為難以進行高溫處理過程處理，難以實現大面積沉積處理，導致難以進行放大化。有鑒于此，國立蔚山科學技術院Jung-Woo Yoo等報道了一種基于分子的磁性薄膜用于自旋熱電應用，由于這種磁性薄膜能夠通過多種過程實現合成、而且其中自旋-晶格相互作用非常弱、導熱性較弱。1）通過電化學在Cr電極上于室溫中沉積普魯士藍異構體分子CrII[CrIII(CN)6]薄膜，具有較好的自旋熱電效應。此外，通過鐵磁共振研究，展示了非常低的Gilbert阻尼常數~(2.4±0.67)×10?4，說明其中熱生磁子的低耗散。2）此類自旋熱電作為新型磁體，有望用于實現對廣泛存在的廢熱回收利用。
熱電材料學術QQ群：699166559Oh, I., Park, J., Choe, D. et al. A scalable molecule-based magnetic thin film for spin-thermoelectric energy conversion. Nat Commun 12, 1057 (2021).DOI: 10.1038/s41467-021-21058-xhttps://www.nature.com/articles/s41467-021-21058-x
3. PNAS：Operando揭示了NiFe2O4中光熱促進的用于改善OER的動態活性位點的產生
開發高活性和低成本電催化劑以促進緩慢的水氧化動力學具有重要意義。近日，美國佐治亞理工學院林志群教授報道了通過operando拉曼光譜和密度泛函理論（DFT）研究，揭示了尖晶石納米顆粒（NPs）的光熱效應可促進動態活性位點的生成，并顯著提高了其析氧反應（OER）催化活性。1）研究人員首次利用兩親性單分子星形PAA-b-PSAN嵌段共聚物作為納米反應器合成了NiFe2O4（NFO）NPs。2）研究發現，在近紅外光照射下，NFO基電極的光熱加熱使其溫度逐漸升高，過電位得到顯著降低。在100 mA cm-2的高電流密度下，過電位僅為309 mV，遠低于最近報道的儲量豐富的電催化劑。3）Operando 拉曼光譜電化學結果顯示，NFO NPs的光熱效應促進了OER條件下在較低電位（1.36 V）下將表面重構為高活性的氫氧化物。密度泛函理論（DFT）計算結果顯示，這些重構的（Ni，Fe）氧氫氧化物具有比沒有發生表面重構的純NFO低的動力學勢壘，是電催化OER活性位點。考慮到具有光熱轉換材料的多樣性（金屬氧化物，硫化物，磷化物等），這項研究提供一個獨特而強大的平臺，以增強納米材料中的高活性表面物種，有望進一步推動電催化，光催化，太陽能轉換以及可再生能源生產的未來發展。
光催化學術QQ群：927909706Likun Gao, et al, Operando unraveling photothermal-promoted dynamic active-sites generation in NiFe2O4 for markedly enhanced oxygen evolution, PNAS 2021DOI: 10.1073/pnas.2023421118https://doi.org/10.1073/pnas.2023421118
4. PNAS：一種可實現有效局部電荷分離的涂層策略用于光催化協同反應
具有窄禁帶和高量子效率的半導體目前還沒有被廣泛應用于光催化水分解水制的H2和O2。其面臨的一個突出問題是開發有效的保護策略，不僅可以減輕水環境中的光腐蝕，還可以促進電荷分離。與光電化學電池中宏觀上分開的兩個電極相比，當這些還原和氧化位置僅相隔納米時，要實現局部電荷分離技極具挑戰性。近日，耶魯大學胡澍教授報道了一種涂層策略，在穩定光催化劑的同時，促進了光催化過程中的空間電荷分離。1）是研究人員通過在半導體薄膜上涂覆一層薄的保護膜，然后在涂層表面稀疏地負載金屬納米顆粒作為助催化劑以形成半導體/涂層/助催化劑界面。這一簡單的兩步過程將窄禁帶半導體CdS粉末薄膜和外延GaInP2層轉化為穩定和高效的光催化劑：氫和可逆氧化還原介體（A/A?）分別在助催化劑位置和裸露涂層表面發生協同反應。2）該方案不依賴于光催化劑的特定形態或晶面。因此，研究人員制備了CdS/TiO2/Rh@CrOx微顆粒板。其可以以90.6 μmol·h?1·cm?2的速率持續析氫，在可逆多硫化物/硫化物（Sn2?/S2?)氧化還原對溶液中，438 nm波長處的內部量子產率（IQY）為44.3%。而TiO2涂層穩定的GaInP2面板在相同的Sn2?/S2?氧化還原體系下也以144.7 μmol·h-1·cm-2的速率進行了析氫。3）研究人員結合數值模擬和恒電位實驗研究了局部電荷分離機理。多孔CrOx殼控制Rh助催化劑核的電荷轉移動力學和選擇性：在操作微環境下，Rh@ CrOx core@shell助催化劑降低了局部勢壘。此外，氧化還原介導的光催化協同反應可以穿梭載流子，從而可以構建一個安全的H2和O2分離的反應器。
光催化學術QQ群：927909706Tianshuo Zhao, et al, A coating strategy to achieve effective local charge separation for photocatalytic coevolution, PNAS 2021DOI: 10.1073/pnas.2023552118https://doi.org/10.1073/pnas.2023552118
5. EES綜述：鉀離子電池的研究進展及展望
鉀離子電池（PIBs）以其原料豐富、高能量密度、電解液中快速的離子傳輸、成本低等優點成為替代鋰離子電池（LIBs）的首選。然而，PIBs的發展仍然面臨一些挑戰，如低可逆容量低和較差的倍率性能和循環穩定性等。目前PIBs正極材料的研究主要集中在開發具有高能量密度和循環穩定性的材料上，包括層狀過渡金屬氧化物、聚陰離子化合物、有機化合物等。同時正在開發基于插層反應，轉化反應以及與鉀合金化的負極，并取得了一定研究進展。近日，中國地質大學（北京）房明浩教授，北京航空航天大學王偉教授，英國劍橋大學Kai Xi全面綜述了PIBs正極和負極材料，電解質和溶劑的設計和開發以及合成方法和全電池制造的研究進展。1）作者首先概述了PIBs正極材料的研究現狀，包括普魯士藍及其含鉀類似物、層狀過渡金屬氧化物、聚陰離子化合物、有機正極材料以及其他可提高其比容量的材料。接著詳細總結了近年來負極材料的研究策略和進展，重點介紹了插層材料、轉化材料和合金化材料的材料特性（即組成、結構、形貌）與其電化學性能（如容量、循環穩定性和倍率性能）之間的關系。進一步總結了電極材料的常用合成方法，為其進一步的商業化應用形成鋪墊。2）作者簡要概括了近期PIB全電池的研究進展，包括電極材料、電解質、溶劑和隔膜的全電池設計，以及固體電解質界面層（SEI）的形成。進一步提出了PIBs實用化全電池制造的解決方案，包括電解質優化、隔膜、電極制備和高安全的結構設計等方面的潛在途徑，從而為下一代PIBs的未來發展提供指導，并促進其在不久的將來從實驗研究走向實際應用。
電池學術QQ群：924176072Xin Min, et al, Potassium-ion batteries: outlook on the present and future technologies, Energy Environ. Sci.,2021https://doi.org/10.1039/D0EE02917C
6. Nano Energy: 二維MoS2中Pt摻雜與相變工程協同高效析氫
二硫化鉬(MoS2)被證明是一種很有前途的析氫反應催化劑，但目前報道的二硫化鉬基催化劑的析氫反應性能仍受其導電性差和活性中心位點低的限制。有鑒于此，澳大利亞伍倫貢大學竇世學教授、Wenbin Luo和清華大學清華-伯克利深圳學院劉碧錄、中國計量學院李燦等人，采用電位循環法合成了一種摻雜Pt的MoS2催化劑(Pt@MoS2)，該催化劑將Pt摻雜劑引入MoS2晶格中，同時實現了MoS2從2H到1T的相轉化。1）報道了一種協同鉑摻雜和相工程技術在二硫化鉬中實現了高效的析氫活性。采用電位循環法制備鉑摻雜二硫化鉬，該方法可以同時實現鉑摻雜二硫化鉬和部分相轉換。像差校正的高角度環形暗場掃描透射電子顯微鏡(HAADF-STEM)研究揭示了鉑在二硫化鉬晶格中的原子級色散。利用x射線光電子能譜(XPS)和x射線吸收能譜(XAS)研究了鉑摻雜后MoS2的電子結構演變。2）全面的研究揭示了Pt原子在MoS2電子結構調制中貢獻。理論計算進一步表明，MoS2中與Pt相鄰的S原子是HER的最活躍位點，并具有較小的氫吸附自由能（?GH*）?0.04 eV，類似于基準Pt催化劑。3）得益于MoS2優化的幾何和電子結構，Pt@MoS2在10 mA cm-2時表現出88.43 mV的低過電位，比原始MoS2低了三分之二。總之，該工作為設計具有增強的HER性能的MoS2和其他過渡金屬二鹵化物電催化劑開辟了一條新途徑，并提供了對外部金屬活化的MoS2催化劑中HER機理的深入了解。
二維材料學術QQ群：1049353403
Yang Li et al. Synergistic Pt Doping and Phase Conversion Engineering in Two-Dimensional MoS2 for Efficient Hydrogen Evolution. Nano Energy, 2021.DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.105898https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105898
7. AEM：通過電荷載流子解耦最大限度地提高柔性水系電池的儲能
柔性水系可充電電池具有出色的柔性和可靠的安全性，在下一代可穿戴電子產品中具有廣泛的應用前景。然而，由于其低比容量，有限的能量密度和不穩定的電壓輸出，從而限制了其實際應用。近日，為了克服上述不足，清華大學曲良體教授，北京理工大學張志攀報道了分別選擇具有高理論比容量的鋅和硫作為負極和正極，然后通過負極電解液和正極電解液中的電荷載流子解耦，以同時使鋅負極和硫正極具有最佳的氧化還原化學性能，從而最大程度地提高了柔性水系電池的儲能。1）新型鋅硫混合電池具有超高的理論比容量（3350 mAh gS-1）和體積能量密度（3868 Wh L-1），低成本，環保且易于制造的優點，是一種有前途的下一代水系電池儲能技術。2）所制成的實際柔性水系鋅硫混合電池可提供穩定的輸出電壓（在0.15 V的小電壓降內可釋放其全部容量的92％）以及在100 mA gS-1電流密度下具有2063 mAh gS-1的超高可逆容量，為柔性水系電池開發樹立了新的標桿，并有望在未來柔性電子產品中發揮巨大作用。
電池學術QQ群：924176072Chunlong Dai, et al, Maximizing Energy Storage of Flexible Aqueous Batteries through Decoupling Charge Carriers, Adv. Energy Mater. 2021DOI: 10.1002/aenm.202003982https://doi.org/10.1002/aenm.202003982
8. AEM：利用固相轉化機制合理設計用于高循環穩定性鋰硫電池的硫正極
固-固反應是解決鋰硫（Li-S）電池的主要難題，如多硫化物的穿梭效應和對電解質高消耗的有效手段。然而正極的低硫含量和緩慢的氧化還原動力學極大地限制了Li-S電池的實際能量密度。近日，華中科技大學黃云輝教授，Zhen Li報道了一種用于鋰硫電池的新型S@PAN/S7Se復合材料，其中硫納米顆粒被摻硒的硫化聚丙烯腈（PAN/S7Se）包裹，同時，這些納米級初級顆粒通過PAN/S7Se連接成微米級納米纖維。1）這種復合材料具有多方面的優點：1）PAN/S7Se骨架不僅作為電子/離子通道，而且還作為容量貢獻者，使得所有納米顆粒都具有電化學活性；2）初級納米顆粒被致密的PAN/S7Se層完全包裹，阻擋了碳酸鹽溶劑的滲透，因此SEI主要形成在二次顆粒（微米級納米纖維）之外；3）從ZnS到S的體積減小使得S可以在不改變二次顆粒尺寸的情況下膨脹，從而在充放電過程中保持SEI的穩定；4）微結構降低了電極-電解液的接觸面積，從而降低了E/S比。2）實驗結果顯示，硫含量高達68 wt%的S@PAN/S7Se復合材料可以通過固相轉化在碳酸鹽基電解質中運行，具有高容量、優異的C-Rate性能和超過500次循環的優異循環穩定性。此外，陰極的自放電被完全抑制，并且實現了10:1 μL mg-1的相對較低的E/S比。這種方法為實際的Li-S電池提供了有希望的解決方案。
電池學術QQ群：924176072Bin He, et al, Rationally Design a Sulfur Cathode with Solid-Phase Conversion Mechanism for High Cycle-Stable Li–S Batteries, Adv. Energy Mater. 2021DOI: 10.1002/aenm.202003690https://doi.org/10.1002/aenm.202003690
9. AEM：合理的緩沖相設計用于長壽命室溫可充水系氟離子電池
先前所報道的氟離子電池（FIBs）只能在使用固體電解質或有機電解質的高溫下（> 150 °C）才能工作。由于水電解質中F–的電化學不穩定，因此目前幾乎沒有關于水系FIB的研究報道。另外，FIBs電極材料通常在轉化反應期間遭受嚴重且不利的體積膨脹。近日，香港城市大學支春義教授，松山湖材料實驗室 Hongfei Li報道了首次提出了一種基于低應變BiF3@Bi7F11O5@還原氧化石墨烯（BFO）復合材料的室溫可充電水系F/K雙離子電池。選擇1 m KF水溶液作為電解質，而普魯士藍（PB）被用作正極。1）KF電解質即使在室溫下也具有高離子電導率（0.092 S cm-1），遠遠高于常規固體電解質（10-5-10-4 S cm-1）。而PB具有相對較高的工作電壓，是一種極有前途的正極材料?？梢栽诜烹娺^程中容納多余的K+，并基于F–和K+電化學構造完整的電池。2）合理的緩沖相設計策略使得BiF3和Bi7F11O5相在樣品中的交錯分布，因而在可逆轉換循環中具有更高的體積變化適應性。因此組裝后的電池具有較高的比容量（1 A g-1電流密度下，容量為218 mAh g-1)、優異的倍率性能（5 A g-1下仍保持初始電池的47%）和優異的室溫循環穩定性。3）研究發現，在充放電過程中，Bi3+和Bi0在BFO中發生可逆轉換，同時伴隨著K+在PB正極中的脫嵌/嵌入。研究工作為開發更實用的F–離子存儲技術鋪平了道路。
電池學術QQ群：924176072Xuejin Li, et al, Initiating a Room-Temperature Rechargeable Aqueous Fluoride-Ion Battery with Long Lifespan through a Rational Buffering Phase Design, Adv. Energy Mater. 2021DOI: 10.1002/aenm.202003714https://doi.org/10.1002/aenm.202003714
10. AFM: 氟化銣改性SnO2助力高效鈣鈦礦太陽能電池
調節電子傳輸層（ETL）是提高鈣鈦礦型太陽能電池（PSC）的功率轉換效率（PCE）并抑制其回滯的有效方法。中科院北京化學所Peng Mao和Jizheng Wang等人使用氟化銣（RbF）改性SnO2 ETL的方法。1）通過將RbF添加到SnO2膠體分散體中，F和Sn具有很強的相互作用，這通過X射線光電子能譜和密度泛函得到證實。理論計算結果表明，有助于提高SnO2的電子遷移率。2）在SnO2/鈣鈦礦界面上沉積RbF，Rb+陽離子主動逃逸到鈣鈦礦晶格的間隙位置，以抑制離子遷移并減少非輻射復合，有助于PSC的開路電壓（Voc）的提高和回滯的改善。3) 基于SnO2表面的RbF和鈣鈦礦表面的碘化對甲氧基苯乙銨的雙面鈍化，可產生23.38％的高效率，Voc為1.213 V，對應的Voc損失僅為0.347 V）。
光電器件學術QQ群：474948391Jing Zhuang ，Rubidium Fluoride Modified SnO2 for Planar n‐i‐p Perovskite Solar CellsAdvanced Functional Materials, 2021DOI: 10.1002/adfm.202010385https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202010385
11. EnSM：調節Li+離子擴散動力學和表面晶格氧活性用于開發高性能富鋰錳基層狀氧化物
富鋰錳基層狀氧化物（LRMOs）可在高壓下進行陽離子和陰離子的協同氧化還原，因此有望成為具有高能量密度的鋰離子電池（LIBs）正極材料。然而，陰離子氧化還原反應仍面臨電壓衰減、電壓滯后以及動力學緩慢等問題。近日，加拿大西安大略大學孫學良教授，湘潭大學王先友教授報道了一種提高LRMOs的Li+離子擴散速率和結構穩定性的有效策略。1）研究發現，引入Te6+（Te6+-doped LRMOs）顯著提高了LRMOs的陽離子和陰離子氧化還原活性。此外，材料表面還存在一層由具有耐酸性Mg3(PO4)2和具有鈍化晶格氧的自誘導陽離子無序相組成的異質保護層，從而抑制了結構退化。2）得益于獨特的結構，優化后的LRMOs材料具有優異的循環性能和出色的倍率能力（178.8 mA h g-1，10 C）。更重要的是，在此過程中電壓衰減得到了顯著抑制。
研究工作突出了活化本體中的陽離子和陰離子氧化還原并鈍化表面晶格氧的重要性，，為促進LRMO的電化學性能提供了一條有效途徑。
Ruizhi Yu Methodology et al, Tailoring bulk Li+ ion diffusion kinetics and surface lattice oxy-gen activity for high performance lithium-rich manganese-based layered oxides, Energy StorageMaterials (2021)DOI: 10.1016/j.ensm.2021.02.025https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.02.025
12. Small: 具有兩種外延構型的CdSySe1?y‐MoS2異質結構用于高效光催化析氫
構建具有不同成分的二維過渡金屬二鹵族化合物(TMD)基外延異質結，對于各種有前途的應用（包括電子學，光子學和催化學）至關重要。然而，這類異質結構的合理設計和控制合成仍然是一個挑戰，特別是那些由層狀TMDs和其他非層狀材料組成的異質結構。有鑒于此，香港城市大學張華教授等人，報道了一種簡單的一鍋濕化學方法來合成Cu2?χSySe1?y‐MoS2異質結構，其中兩種類型的外延構型，即垂直和橫向外延共存。1）報道了一種簡單的一鍋濕化學方法來控制合成具有不同硫族元素比（S/Se）的Cu2?χSySe1?y‐MoS2外延異質結構。有趣的是，獲得了兩種類型的外延構型，即垂直和橫向外延。2）可以調整Cu2-χSySe1-y中的硫族元素比（S/Se）和異質結構中MoS2的負載量。令人印象深刻的是，所獲得的Cu2?χSySe1?y‐MoS2異質結構可以通過陽離子交換而轉變為CdSySe1-y-MoS2，而不會發生形態變化。3）作為概念驗證的應用，將獲得的具有可控組成的CdSySe1-y-MoS2異質結構用作光催化劑，在可見光照射下表現出對光催化析氫的獨特催化活性。優化后的光催化劑，即負載MoS2 5.6%的CdS‐MoS2異質結構，其催化活性(34.05 mmol h?1 g?1)大大高于純CdS納米顆粒(1.42 mmol h?1 g?1)。
光催化學術QQ群：927909706
Junze Chen et al. Preparation of CdSySe1?y‐MoS2 Heterostructures via Cation Exchange of Pre‐Epitaxially Synthesized Cu2?χSySe1?y‐MoS2 for Photocatalytic Hydrogen Evolution. Small, 2021.DOI: 10.1002/smll.202006135https://doi.org/10.1002/smll.202006135
