1. Chem. Soc. Rev.綜述：無貴金屬雙功能ORR/OER電催化劑的研究進展氧還原（ORR）和析氧反應(yīng)（OER）是許多重要的能量存儲或轉(zhuǎn)換技術(shù)的核心反應(yīng)過程。然而，氧氧化還原反應(yīng)緩慢的動力學和對貴金屬基電催化劑的嚴重依賴嚴重制約了相關(guān)器件的能效。因此開發(fā)高性能、無貴金屬的雙功能ORR和OER電催化劑已經(jīng)引起了世界各國研究人員的關(guān)注，并在過去的十年里取得了許多重要的進展。近日，清華大學張強教授，北京理工大學Bo-Quan Li根據(jù)無貴金屬雙功能ORR/OER電催化劑的設(shè)計原理和功能組成，系統(tǒng)總結(jié)了其近年來的研究進展。1）單組分雙功能ORR/OER電催化劑由單一活性組分組成，具有ORR和OER電催化活性。一方面，單組分雙功能電催化劑材料組成簡單，化學合成簡單，具有較好的雙功能性能。另一方面，人們可以將它們作為基本模型從而在原子水平上揭示活性中心結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，為進一步設(shè)計先進的雙功能電催化劑奠定了基礎(chǔ)。作者首先總結(jié)了三類碳基雙功能電催化劑的活性中心，包括雜化原子、拓撲缺陷和M-N-C單原子中心，總結(jié)了它們的合成策略、獨特優(yōu)勢和電化學性能。然后討論了過渡金屬化合物及其陽離子/陰離子調(diào)節(jié)衍生物，最后是分子雙功能電催化劑的研究進展。2）復合雙功能電催化劑至少由兩個組分組成，它們的ORR和OER電催化活性來源于不同的活性中心。這種復合特征提供了單獨設(shè)計和構(gòu)建不同的ORR和OER活性位點的機會，其優(yōu)點是活性位點的來源更廣，調(diào)節(jié)策略更適用，并可能提供額外的途徑來進一步調(diào)節(jié)ORR/OER活性位點。因此，復合型電催化劑通常表現(xiàn)出比單組分電催化劑更好的性能。然而，合成增加了消耗合成和表征的復雜性，復雜的多相邊界和異質(zhì)結(jié)，以及充分整合活性位點以實現(xiàn)它們之間可能的協(xié)同效應(yīng)。考慮到其優(yōu)點和挑戰(zhàn)，開發(fā)高性能復合雙功能電催化劑作為一個研究前沿備受關(guān)注。作者詳細總結(jié)了多種過渡金屬化合物的復合物以及過渡金屬化合物和碳材料的復合物，其中重點在于闡明活性位點選擇、整合以及它們之間的積極協(xié)同效應(yīng)。3）在電催化過程中，電催化劑與反應(yīng)物/中間體相互作用，參與電化學反應(yīng)，并伴隨著復雜的結(jié)構(gòu)演化。這些結(jié)構(gòu)的演變直接關(guān)系到催化劑的電催化活性、反應(yīng)路徑選擇性和長期耐久性。為了從機制上指導雙功能電催化劑的進一步合理設(shè)計，作者總結(jié)了幾種具有代表性的活性中心在ORR和OER過程中的結(jié)構(gòu)演變。4）作者從線性掃描伏安法(LSV)曲線記錄的雙功能電催化性能，從ORR活性（E1/2，達到極限電流密度的一半的電位）、OER活性（E10，電流密度為10 mA cm-2時的電位），以及最重要的是，它們的總體雙功能性能（△E，E1/2和E10之間的差）進行了系統(tǒng)的總結(jié)。通過對已報道的雙功能電催化性能進行了統(tǒng)計“大數(shù)據(jù)”分析，以揭示組成-性能關(guān)系，并指導對新出現(xiàn)的候選材料的進一步探索。5）作者最后展望了未來先進的雙功能氧電催化劑的研究方向，從而指導其基礎(chǔ)研究和實際應(yīng)用。Chang-Xin Zhao, et al, Recent advances of noble-metal-free bifunctional oxygen reduction and evolution electrocatalysts, Chem. Soc. Rev., 2021https://doi.org/10.1039/d1cs00135c
2. Nano Letters：納米催化劑的連續(xù)飛行高溫合成
傳統(tǒng)的熱處理系統(tǒng)通常具有較低的傾斜/冷卻速率，這會導致陡峭的溫度梯度，從而產(chǎn)生低效、不均勻的反應(yīng)條件，并導致納米顆粒聚集。近日，美國馬里蘭大學胡良兵教授報道了展示了一種新型的連續(xù)飛行反應(yīng)器，可在高達3200 K的超高反應(yīng)溫度下合成納米材料。1）該反應(yīng)器的特點是兩個面對面的碳紙薄膜相隔很小的距離(1?3 mm)，設(shè)計簡單，可以通過焦耳加熱產(chǎn)生超高溫。通過在重力和載氣的作用下，碳上的金屬鹽前驅(qū)體在這些加熱片之間流動，高溫迅速將這些原材料分解成固定在碳基底上的金屬納米顆粒（例如，多孔的炭黑顆粒）。同時只需調(diào)節(jié)輸入電流，即可控制反應(yīng)溫度。2）作為概念驗證，研究人員成功在1400 K下，快速、連續(xù)地合成了大量固定在炭黑上的Pt納米顆粒，其平均尺寸約為4 nm。與商用Pt/C電催化劑相比，這種負載在炭黑上的Pt納米顆粒在甲醇氧化反應(yīng)中表現(xiàn)出更高的電催化活性和穩(wěn)定性，具有更佳的電催化性能。3）該方法可推廣到Pt以外的其他金屬納米催化劑的合成，如Ru、Ir、Ni、Co及其相應(yīng)的金屬合金的合成，為能源等領(lǐng)域納米材料的連續(xù)高溫合成提供了一種可行而方便的策略。Yun Qiao, et al, Continuous Fly-Through High-Temperature Synthesis of Nanocatalysts, Nano Lett., 2021DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c03620https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c03620
3. Nano Energy：通過與磷鉬酸的化學反應(yīng)在單晶富鎳正極上構(gòu)建穩(wěn)定的界面相
單晶富鎳正極被證明是用于下一代高能量密度電池的一種極有前途的候選材料，其解決了在由聚集的小初級顆粒組成的對應(yīng)物中出現(xiàn)的晶間裂紋。然而，富鎳正極固有的不穩(wěn)定表面性質(zhì)，如巖鹽相變、活性氧釋放和寄生副反應(yīng)，尚未得到解決，這將惡化單晶富鎳正極的電化學性能。為了進一步提高耐久性，這些表面問題應(yīng)急需得到緩解。近日，中國科學院化學研究所郭玉國研究員，石吉磊副研究員報道了采用磷鉬酸表面處理和隨后的燒結(jié)來改變單晶LiNiO0.8Co0.1Mn0.1O2（簡稱PMoA-NCM811）正極的表面性質(zhì)。1）綜合表征結(jié)果顯示，這種新型磷鉬酸處理同時消耗鋰殘余物，并在表面構(gòu)建了約2 nm的巖鹽相和Mo基Li+離子導體。由于鋰殘余物的消耗，電化學極化降低，PMoA-NCM811獲得了高比容量。更重要的是，熱動態(tài)穩(wěn)定的薄巖鹽層和Mo基Li+離子導體成功地抑制了PMoA-NCM811循環(huán)過程中的巖鹽相變、電化學極化和CEI生長。2）實驗結(jié)果顯示，這種PMoA-NCM811在200次循環(huán)后表現(xiàn)出92%的優(yōu)異容量保持率。此外，改性后的正極熱穩(wěn)定性得到了顯著提高，從而提高了電池的安全性。這項工作突出了通過高價過渡金屬離子的表面改性可以進一步提高單晶富鎳正極的耐久性，為其廣泛應(yīng)用鋪平了道路。Yu-Gang Zou, et al, Stable Interfacial Phase on Single-Crystalline Ni-Rich Cathode via Chemical Reaction with Phosphomolybdic Acid, Nano Energy, (2021)DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106172https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106172
4. Angew：窄帶隙C4N衍生響應(yīng)型雙功能空氣電極對可見光的捕獲用于太陽能轉(zhuǎn)換/儲存
具有不同化學計量比的二維聚合物氮化物（CxNy）由于其獨特的物理化學性質(zhì)和廣泛的潛在技術(shù)應(yīng)用，長期以來一直是人們研究的熱點。近日，中山大學余丁山教授報道了一種窄帶隙介孔C4N粒子的簡便合成和多種本征性質(zhì)，并首次研究了它作為可見光敏感（VLS）的有機雙功能ORR/OER催化劑的應(yīng)用，以實現(xiàn)面向太陽能利用的光助式可充電鋅空氣電池（RZAB）和聚合物空氣電池（RPAB）。1）與目前流行的g-C3N4不同，所得到的介孔C4N不僅具有1.99 eV的窄帶隙和較大的光電流響應(yīng)，而且在單一的有機材料中集成了有效的催化ORR/OER雙功能，加上其理想的能帶結(jié)構(gòu)，可以有效地促進氧反應(yīng)的光耦合。2）實驗結(jié)果顯示，C4N可以作為一種通用的光電電極與金屬（即Zn）或聚合物（即氧化還原-CMP）負極配對，以實現(xiàn)VLS-RZAB和VLS-RPAB。基于C4N的VLS-RZAB在可見光下具有良好的儲能性能和1.35 V的低充電電壓，遠遠低于RZAB的理論電壓（1.65 V），獲得的能效達到97.78%，高于傳統(tǒng)的RZAB(?60%)，此外，新開發(fā)的全聚合物VLS-RPAB在可見光刺激下也表現(xiàn)出更好的充電性能，充電電壓降低約0.22 V。3）實驗和密度泛函理論（DFT）計算結(jié)果表明，在C4N中，ORR和OER的催化活性位點是吡嗪氮周圍單獨的帶正電荷的碳位點，而光生空穴可以改善OER反應(yīng)動力學。這項研究突出了一種很少被研究的可見光活性聚合物半導體及其新的性質(zhì)和應(yīng)用。同時將為有效捕獲和利用天然太陽能的下一代光電耦合電化學能源系統(tǒng)開發(fā)集成的無金屬有機半導體電極開辟一條新的途徑。Zhengsong Fang, et al, Capturing Visible Light in Low-bandgap C4N Derived Responsive Bifunctional Air Electrodes for Solar Energy Conversion/Storage, Angew. Chem. Int. Ed., 2021DOI: 10.1002/anie.202104790https://doi.org/10.1002/anie.202104790
5. Angew：光驅(qū)動的氧空位延長載流子壽命用于高效光電化學水分解
過多的表面氧缺位會降低載流子壽命，導致半導體/電解質(zhì)界面的嚴重復合。有鑒于此，內(nèi)蒙古大學王蕾研究員，賀進祿研究員，日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所Tomohiko Nakajima報道了提出了一種暴露在AM 1.5 G陽光下的“光充/放電”策略，以啟動WO3光電電極，抑制主要的電荷復合，從而顯著提高光電化學（PEC）性能。1）研究人員采用水熱法制備了WO3樣品，在檸檬酸中加入鎢粉，然后在50 ℃下熱氧化2 h。將WO3電極在中性Na2SO4介質(zhì)中進行光驅(qū)動電化學充電處理，記為PC-WO3。研究人員利用SEM和HRTEM觀察了光充電引起WO3的形貌變化。2）實驗結(jié)果顯示，被8-10 nm覆蓋層和氧空位包圍的PC-WO3可以循環(huán)25次以上，耐久性為50 h，PEC活性不會有明顯的衰減。與CuO進一步異質(zhì)結(jié)后，PC-WO3/CuO光陽極在1.23 VRHE下表獲得了3.2 mA cm-2的光電流，0.6 VRHE的低起始電位，是p-n異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)中性能最好的光陽極之一。3）研究人員利用非絕熱分子動力學結(jié)合時域密度泛函理論（DFT），闡明了光充電的WO3電荷載流子壽命的延長，以及PC-WO3/CuO半導體電子系統(tǒng)如何使有效的光生電子從WO3轉(zhuǎn)移到CuO。這項工作為解決光電極中存在的過多缺陷提供了一條可行的途徑，同時又不會引起額外的復合，從而進一步提高載流子壽命和促進PEC水氧化。
Mao Sun, et al, Photo-driven Oxygen Vacancies Extends Charge Carrier Lifetime for Efficient Solar Water Splitting, Angew. Chem. Int. Ed., 2021DOI: 10.1002/anie.202104754https://doi.org/10.1002/anie.202104754
6. Angew：通過Kirkendall效應(yīng)促進磷酸化nZVI高效處理重金屬廢水
去除難生物降解的重金屬一直是廢水處理的重中之重；發(fā)展綠色技術(shù)仍然是一項重大挑戰(zhàn)。有鑒于此，華中師范大學的張禮知等研究人員，報道了通過Kirkendall效應(yīng)促進磷酸化nZVI高效處理重金屬廢水。1）研究人員展示了通過增強Kirkendall效應(yīng)促進磷酸化納米零價鐵（nZVI）去除重金屬（Ni（II）、Cu（II）、Cr（VI）、Hg（II））的前景。2）磷酸化限制了nZVI顆粒上的環(huán)向拉伸應(yīng)力，并“破壞”結(jié)構(gòu)致密的球形nZVI，從而產(chǎn)生大量徑向納米裂紋。3）以去除Ni（II）為例，徑向納米裂紋有利于Ni（II）的向內(nèi)擴散，以及電子和亞鐵離子通過氧化物外殼的快速向外傳輸，以進行表面（Ni（II）/電子）和邊界（Ni（II）/Fe0）的電偶交換。4）伴隨著明顯的空心化現(xiàn)象，磷酸化nZVI可以迅速減少和固定Ni（II）穿過具有高容量（258 mg Ni/g Fe）固有的氧化外殼。5）在實際電鍍廢水處理中，新型nZVI同時去除Ni（II）和Cu（II），出水水質(zhì)穩(wěn)定，符合當?shù)嘏欧欧ㄒ?guī)。Lizhi Zhang, et al. Kirkendall Effect Boosts Phosphorylated nZVI for Efficient Heavy Metal Wastewater Treatment. Angewandte Chemie, 2021.DOI：10.1002/anie.202104586https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202104586
7. Materials Today：原位還原的非氧化銅納米顆粒在超高導電性和熱導率納米復合材料中的應(yīng)用
作為昂貴的銀或金的替代材料，銅作為導電納米復合材料受到了相當大的關(guān)注。然而，由于其在空氣中易被氧化，嚴重阻礙了其實際應(yīng)用。近日，韓國成均館大學Seunghyun Baik報道了一種新型的非氧化銅納米顆粒（InSituCuNPs）的可擴展合成策略，即在軟環(huán)氧基體中預混并原位還原甲酸銅-(丁胺-辛胺)配合物（[Cu(HCOO)2(CH3–(CH2)3-NH2)(CH3–(CH2)7-NH2)]）。1）在納米復合放電等離子燒結(jié)過程中，甲酸銅配合物的固液相變促進了均勻分散。由于InSiuCuNPs在原位還原成金屬銅后立即被厚基體聚合物包圍，因此即使是最外層的原子也不會被氧化，從而導致了納米復合材料的高電導率（15048 Scm-1）和高熱導率（28.4 Wm-1K-1)。2）通過少量添加0維Cu納米顆粒（<4 nm）修飾的一維碳納米管，再加上雙功能化，大大增強了InSituCuNPs之間的連接性，導致各向同性銅基納米復合材料具有出色的空氣穩(wěn)定性和創(chuàng)紀錄的31974 Scm-1和74.1 Wm-1K-1。3）該納米復合材料還具有較小的熱阻（2.64ⅹ10-6 m2KW-1）和優(yōu)異的散熱性能。
C. Muhammed Ajmal, et al, In-situ reduced non-oxidized copper nanoparticles in nanocomposites with extraordinary high electrical and thermal conductivity, Materials Today (2021)DOI: 10.1016/j.mattod.2021.04.012https://doi.org/10.1016/j.mattod.2021.04.012
8. Materials Horizons：2D材料集成的水凝膠作為軟機器人的多功能防護皮膚
盡管軟機器人提供了順應(yīng)的對象-機器交互，但它們表現(xiàn)出的材料穩(wěn)定性不足，從而嚴重限制了它們在惡劣環(huán)境中工作。近日，新加坡國立大學Po-Yen Chen報道了開發(fā)了一類由二維材料（2DM）納米片和明膠水凝膠組成的軟機器人皮膚，具有模仿皮膚的能力（包括伸縮性、體溫調(diào)節(jié)、威脅保護和緊張感）。1）研究人員通過陽離子誘導將不同的2 DM納米層組裝到水凝膠上，制備了多種具有高伸長性的2DM一體化水凝膠皮膚（簡稱2DM/H皮膚）。隨著水凝膠層的加入，所有的2DM/H皮膚都表現(xiàn)出與人類皮膚相似的自主排汗行為，從而使2DM/H涂層軟機器人能夠在高溫下或與熱物體接觸時保持溫和的表面溫度。2）通過選擇不同的2DM單元，2DM/H防護氣動抓手表現(xiàn)出更好的環(huán)境穩(wěn)定性，并成功在有機液浴（GO/H皮膚）、明火（MMT/H皮膚）、電磁輻射和生物污染（MXene/H皮膚）等裸露機器人失效的環(huán)境中進行軟抓取。此外，通過將MXene納米片非均勻地混合到明膠中，MXene-共混水凝膠層（簡稱M-H層）變得對應(yīng)變敏感，從而實時提供壓阻信號。3）接下來，研究人員將保形GO/M-H皮膚應(yīng)用到一個柔軟的抓手上，它展示了高度集成的皮膚模擬功能，可以在有機液體的熱水浴中處理不規(guī)則物體。最后，將MMT/H和GO/H皮膚分別應(yīng)用于折紙啟發(fā)的步行者機器人和軟蝙蝠式機器人，它們在明火和自主水下移動/導航中執(zhí)行視覺引導搜索任務(wù)，盡管長期暴露在化學品泄漏中。Lin Jing, et al, 2D Material-Integrated Hydrogels as Multifunctional Protective Skins for Soft Robots, Mater. Horiz., 2021https://doi.org/10.1039/D0MH01594F
9. Adv. Sci.：調(diào)節(jié)激子-聲子耦合在一維雜化金屬鹵化物中實現(xiàn)近100%的光致發(fā)光量子產(chǎn)率
低維雜化金屬鹵化物因其獨特的自陷激子（STE）寬帶發(fā)射而成為一類極具發(fā)展前景的單組分白光發(fā)射材料。盡管這些金屬鹵化物的發(fā)展取得了很大的進展，但要更好地理解其結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系，充分發(fā)揮這類材料的潛力，仍有許多挑戰(zhàn)有待解決。有鑒于此，高壓科學與技術(shù)先進研究中心Xujie Lü等人通過壓力調(diào)節(jié)，在波紋狀的一維雜化金屬鹵化物C5N2H16Pb2Br6中實現(xiàn)了近100%的寬帶發(fā)射光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY），該金屬鹵化物具有高度扭曲的結(jié)構(gòu)，初始PLQY為10%。1）精心選擇了具有波紋狀一維結(jié)構(gòu)的金屬鹵化物C5N2H16Pb2Br6，該結(jié)構(gòu)具有很高的可調(diào)性。與其他一維金屬鹵化物不同，該材料具有一些獨特的特性，如巨大的結(jié)構(gòu)畸變和強激子-聲子耦合，使其具有1.28 eV的STE結(jié)合能（C4N2H14PbBr4為0.76 eV）和高基態(tài)能量。2）通過小心地使用壓力來調(diào)節(jié)這種高度扭曲的結(jié)構(gòu)，該項工作已經(jīng)到達了一個未被探索的結(jié)構(gòu)區(qū)域，這為理解結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系提供了難得的機會，也為實現(xiàn)最終的性能提供了機會。壓縮減少了STE態(tài)和基態(tài)之間的重疊，從而抑制了聲子輔助的非輻射衰減。3）系統(tǒng)地證明了，PL的演化是由壓力調(diào)節(jié)的激子-聲子耦合控制的，該耦合可使用Huang-Rhys因子S對其進行量化。對一系列一維雜化金屬鹵化物（C5N2H16Pb2Br6、C4N2H14PbBr4、C6N2H16PbBr4和(C6N2H16)3Pb2Br10）的S-PLQY關(guān)系進行了詳細的研究，揭示了一種定量的結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系，將S因子調(diào)節(jié)到28可實現(xiàn)最大發(fā)射。Hui Luo et al. Regulating Exciton–Phonon Coupling to Achieve a Near-Unity Photoluminescence Quantum Yield in One-Dimensional Hybrid Metal Halides. Adv. Sci. 2021, 2100786.DOI: 10.1002/advs.202100786.https://doi.org/10.1002/advs.202100786
10. AFM：氫鍵驅(qū)動的單多金屬氧酸鹽團簇的溫度響應(yīng)自組裝
通常人們通過包覆特定的響應(yīng)性配體來制備能夠響應(yīng)外界刺激的智能材料。近日，清華大學王訓教授，王冬副教授首次報道了由非溫度響應(yīng)性配體包裹的單個多金屬氧酸鹽（POM）團簇組裝，其可以在近室溫下經(jīng)歷一系列可逆的形態(tài)轉(zhuǎn)變。1）POM組件在0 °C以下以單簇納米線的形式存在，其中簇形成二聚體，并由陽離子表面活性劑通過靜電引力連接。由于POM二聚體的氫鍵鍵合較弱，隨著溫度的升高，POM二聚體會逐漸解體成單團簇，然后在25 °C的溫度下自發(fā)排列成2D超晶格結(jié)構(gòu)。值得注意的是，由于Mn原子在結(jié)構(gòu)中是原子分散的，單團簇納米結(jié)構(gòu)可以看作是負載型單原子催化劑。2）特殊的配位狀態(tài)和高度有序的單原子活性中心提高了催化活性，因此二維POM超晶格對室溫催化烯烴環(huán)氧化反應(yīng)具有較高的產(chǎn)率和良好的穩(wěn)定性。這項工作首次發(fā)現(xiàn)了不同于傳統(tǒng)無機晶體的單簇組裝體對外界刺激的響應(yīng)性，這可能為納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供新的途徑，并啟發(fā)先進納米材料的制備。Qingda Liu, et al, Temperature-Responsive Self-Assembly of Single Polyoxometalates Clusters Driven by Hydrogen Bonds, Adv. Funct. Mater. 2021DOI: 10.1002/adfm.202103561https://doi.org/10.1002/adfm.202103561
11. AFM：實現(xiàn)NASICON基高性能固態(tài)鋰金屬電池的實際應(yīng)用
固態(tài)鋰金屬電池（SSLMBs）是極具前景的下一代高能可充電電池。但是，由于使用了厚的固態(tài)電解質(zhì)、厚的鋰（Li）負極和薄的正極，因此已報告的SSLMBs的實際能量密度被大大高估了。有鑒于此，魁北克交通運輸電氣化和儲能卓越中心Andrea Paolella、阿貢國家實驗室Gui-Liang Xu和Khalil Amine等人報道了一種基于NASICON的高性能SSLMB，由薄（60 μm）Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3（LAGP）電解質(zhì)、超薄（36 μm）鋰金屬和高負載（8 mg cm?2）LiFePO4（LFP）正極組成。1）通過熱壓制備的薄而致密的LAGP電解質(zhì)在80°C時具有1×10-3 S cm-1的高鋰離子電導率。因此，組裝后的SSLMB在C/5條件下的面積容量可提高約1 mAh cm?2，在80℃下循環(huán)50次后，容量保持率可提高約96%。2）此外，通過同步加速器X射線吸收光譜法和原位高能X射線衍射表明，LAGP電解質(zhì)和LFP陰極之間的副反應(yīng)被明顯抑制，而富Ni的層狀正極需要合理的表面保護。這項研究為實際條件下高能SSLMBs的開發(fā)提供了有價值的見解和指導方針。
Andrea Paolella et al. Enabling High-Performance NASICON-Based Solid-State Lithium Metal Batteries Towards Practical Conditions. Adv. Funct. Mater. 2021, 2102765.DOI: 10.1002/adfm.202102765.https://doi.org/10.1002/adfm.202102765
12. AFM：一種具有優(yōu)異單位重量功率性能的褶皺耐用的超柔性有機太陽能電池
超柔性、超輕質(zhì)有機太陽能電池（OSCs）在可穿戴電子產(chǎn)品的電源方面應(yīng)用引起了人們的極大關(guān)注。有鑒于此，中科院寧波材料所葛子義研究員報道了展示了一種總厚度小于3 μm的超薄和超輕的OSCs，其在柔性和拉伸方面具有優(yōu)異的機械性能。1）在4.83 g m?2的重量下，這種OSCs獲得了15.5%的穩(wěn)定功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）和32.07 W g?1的單位重量功率，是目前報道的基于超薄襯底的性能最好的OSC之一。2）研究發(fā)現(xiàn)，三元策略引入了PC71BM分子非晶態(tài)構(gòu)象的第三組分，在不降低電子遷移率的情況下略微減少了結(jié)晶度和聚集態(tài)，從而降低了有源層的剛性和脆性。有源層延展性的提高顯著提高了器件的機械靈活性，在200次拉伸-壓縮循環(huán)后，PCE的保持率超過90%。3）將三元器件在氮氣環(huán)境下的手套箱中儲存時表現(xiàn)出極好的穩(wěn)定性，使得PCE即使在1000小時后也保持了95%以上的初始效率。這種超柔韌、超輕的光伏薄膜構(gòu)成了將電源集成到可延展電子紡織品中的重要一步。Wei Song, et al, Crumple Durable Ultraflexible Organic Solar Cells with an Excellent Power-per-Weight Performance, Adv. Funct. Mater. 2021DOI: 10.1002/adfm.202102694https://doi.org/10.1002/adfm.202102694
