1. Chem. Rev.：氧化物-沸石基復(fù)合催化劑概念，使合成氣化學(xué)超越費(fèi)托合成
自20世紀(jì)20年代費(fèi)托合成法（FTS）發(fā)明以來，合成氣化學(xué)一直在研究之中。盡管FTS作為煤制油和氣制油工藝的核心技術(shù)已在工業(yè)上成功應(yīng)用，但合成氣轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品選擇性控制仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)，特別是對輕烯烴等附加值化學(xué)品。最近的研究表明，OXZEO（氧化-沸石基復(fù)合材料）的催化劑設(shè)計理念能夠使合成氣直接轉(zhuǎn)化為輕烯烴，選擇性達(dá)到80%，乙烯的選擇性為83%。此外，該催化劑概念允許一步合成汽油范圍的異鏈烷烴和芳族化合物，而這在常規(guī)FTS中是不可能的。越來越多的研究證明了這一概念的多功能性，并可能形成一個技術(shù)平臺，通過合成氣將包括煤、天然氣和生物質(zhì)在內(nèi)的碳資源利用到各種基礎(chǔ)化學(xué)品和燃料中。然而其選擇性控制機(jī)理還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有被了解。有鑒于此，中科院大連化學(xué)物理研究所包信和院士等人以合成氣制輕烯烴為例，綜述了選擇性合成氣轉(zhuǎn)化雙功能催化劑的研究進(jìn)展，重點討論了OXZEO雙官能團(tuán)的催化作用。1）首先，需要在不降低選擇性和穩(wěn)定性的前提下，在高空速下顯著提高一次轉(zhuǎn)化CO的轉(zhuǎn)化率，從而使該工藝在現(xiàn)有工業(yè)工藝中更具競爭力。這依賴于對新化學(xué)反應(yīng)機(jī)制的更好理解。因此，需要對CO和H2的活化進(jìn)行原位和操作研究，以闡明活性位點的結(jié)構(gòu)和組成。另外，沸石的酸位密度（沸石型）是介導(dǎo)CO轉(zhuǎn)化的另一個因素，因為沸石催化改變了該串聯(lián)過程中第一步的反應(yīng)平衡。這里的挑戰(zhàn)在于缺乏有效的方法來合成具有較高酸密度的沸石而不同時改變結(jié)構(gòu)和增強(qiáng)酸性，這是保持高輕烯烴選擇性所必需的。2）其次，對于兩個幾何上分開的催化位點之間的接近程度，仍然缺少一個準(zhǔn)確的描述。通過簡單地改變這兩種功能的顆粒大小的研究已經(jīng)證明了它在決定催化性能方面的重要性。然而，需要更復(fù)雜的實驗，以便在更精細(xì)的尺度上進(jìn)行研究，特別是在內(nèi)部擴(kuò)散控制范圍以外的鄰近區(qū)域，以獲得鄰近依賴性能的全貌，包括其活性、烯烴選擇性和穩(wěn)定性。3）第三，關(guān)鍵反應(yīng)中間體尚未確定，第一個C-C鍵的形成機(jī)理尚未闡明。它包括從眾多穩(wěn)定和不穩(wěn)定的中間體和產(chǎn)品中鑒別導(dǎo)致最終產(chǎn)品的實際反應(yīng)中間體。盡管各種技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用，包括原位紅外、核磁共振和同步加速器的光電離質(zhì)譜，實際的中間體仍然存在爭議。除了共存物種的復(fù)雜性之外，高反應(yīng)溫度和高壓條件（對某些步驟來說是必要的）同時使大多數(shù)技術(shù)無法確定實際的中間體，這些中間體往往同時具有活性和低濃度。此外，理解反應(yīng)中間體的C-C偶聯(lián)仍然是另一個挑戰(zhàn)。為了研究在其他C1分子（例如CH4和CH3OH）轉(zhuǎn)化過程中第一個C–C鍵的形成，人們進(jìn)行了廣泛的努力。雖然還沒有完全理解，但現(xiàn)有的知識可以指導(dǎo)OXZEO過程中第一個C-C鍵的形成。預(yù)計DFT研究與高靈敏度的原位/操作光譜技術(shù)將提供更深刻的見解。4）考慮到這些挑戰(zhàn)，對其反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)研究和活性位點的闡明可能還需要很長一段時間。同時，不斷努力優(yōu)化催化劑的組成和結(jié)構(gòu)，特別是新興的新型催化材料，可以促進(jìn)開發(fā)更具活性和選擇性的催化劑，以帶來新工藝，例如合成氣制烯烴（OXZEO-TO）和合成氣至汽油范圍的異鏈烷烴（OXZEO-TG），進(jìn)一步向應(yīng)用領(lǐng)域邁進(jìn)了一步。Xiulian Pan et al. Oxide–Zeolite-Based Composite Catalyst Concept That Enables Syngas Chemistry beyond Fischer–Tropsch Synthesis. Chem. Rev. 2021.DOI: 10.1021/acs.chemrev.0c01012.https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.0c01012
2. Nature Electron：三相鐵電-反鐵磁-亞鐵磁性納米復(fù)合材料中的室溫自偏置磁電轉(zhuǎn)換
磁電（ME）系統(tǒng)能夠用來開發(fā)磁電隨機(jī)存取存儲器和微傳感器器件。一種具有潛力的系統(tǒng)是兩相3-1-型多鐵納米復(fù)合材料，其中一維磁柱被嵌入到三維鐵電基體中。然而，它仍然受到諸多限制，包括不需要的漏電流和需要用磁場偏置。近日，英國劍橋大學(xué)Judith L. MacManus-Driscoll, Tuhin Maity, Rui Wu報道了一種Na0.5Bi0.5TiO3–NiO–NiFe2O4（NBT-NiO-NFO）三相垂直排列的鐵電-反鐵磁性-亞鐵（FE-AFM-FM）納米復(fù)合薄膜系統(tǒng)的室溫自偏置ME轉(zhuǎn)換。1）研究人員在NBT形成的薄膜基質(zhì)中嵌入了垂直的NiO涂層NFO納米柱。該系統(tǒng)是通過一步生長過程，沒有復(fù)雜的多層制造。轉(zhuǎn)換過程包括將磁各向異性從垂直向面內(nèi)（IP）方向改變，從而在室溫下產(chǎn)生高達(dá)1.38×10-9 s m-1的自偏置ME系數(shù)。當(dāng)施加-30 V時，該體系的各向異性能Keff值從0.91×104J m-3(易軸)變?yōu)?1.65×104 J m-3(易平面)。2）明顯的自偏置ME效應(yīng)有三個因素造成。首先，與典型的由NBT和NFO組成的兩相系統(tǒng)相比，NiO相的存在降低了漏電流。這是因為當(dāng)存在NiO時，它會覆蓋NFO，確保在NiO和Nb：STO襯底之間形成NBT過渡層，從而在NBT-Nb：STO界面處形成電流阻擋的p-n結(jié)。在沒有NiO的情況下，NFO接觸Nb：STO，這不會形成電流阻擋結(jié)。其次，NFO的軟磁特性導(dǎo)致了自偏置ME效應(yīng)，而NiO-NFO AFM-FM柱中的室溫EB效應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)了這種效應(yīng)。最后，中間AFM NiO殼層具有較高的磁彈性系數(shù)，并通過與FE NBT的耦合增加了NFO中的磁各向異性變化，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了反向ME效應(yīng)。3）密度泛函理論（DFT）計算證實了應(yīng)變變化引起的NiO的磁彈性效應(yīng)，這與EB效應(yīng)的電壓演變規(guī)律一致。這種三相復(fù)合薄膜系統(tǒng)可用于開發(fā)室溫ME存儲器和微傳感器器件。
Wu, R., Zhang, D., Maity, T. et al. Self-biased magnetoelectric switching at room temperature in three-phase Ferroelectric–antiferromagneticferrimagnetic nanocomposites. Nat Electron 4, 333–341 (2021).DOI: 10.1038/s41928-021-00584-yhttps://doi.org/10.1038/s41928-021-00584-y
3. Nature Commun.：非晶化誘導(dǎo)的氧化鈷納米片表面電子態(tài)調(diào)節(jié)用于鋰硫電池
鋰硫電池在高能量密度儲存方面顯示出巨大的潛力，然而由于溶解性多硫化物的穿梭效應(yīng)，其長期穩(wěn)定性仍然受到了嚴(yán)重限制。近日，中科大洪勛副教授，Gongming Wang報道了一種通過非晶化誘導(dǎo)的表面電子態(tài)調(diào)節(jié)來顯著提高氧化鈷納米片（α-CoO NSs）的多硫化物吸附能力的策略。1）研究人員首先將乙酰丙酮鈷（Co(acac)2）和溴化鉀（KBr）在水/乙醇混合溶液中充分溶解，攪拌2 h。溶液在80 °C蒸發(fā)后，將干燥的混合物轉(zhuǎn)移到瓷船中，在空氣氣氛下240 °C退火80 min。最后，洗滌去除KBr，離心后得到α-CoO NSs。此外，研究人員利用溫度控制來調(diào)節(jié)CoO納米片中的原子結(jié)構(gòu)，在較低溫度（240 °C）下形成無序原子結(jié)構(gòu)，而在較高溫度（400 °C）下形成具有長程有序原子結(jié)構(gòu)的結(jié)晶相（c-CoO NSs）。2）X射線吸收光譜分析表明，非晶化后的氧化鈷納米片的配位結(jié)構(gòu)和Co原子周圍配位場的對稱性發(fā)生了顯著了的變化。密度泛函理論（DFT）研究進(jìn)一步表明，非晶化引起的d軌道重新分布使更多的電子占據(jù)高能級，從而與多硫化物有較高的結(jié)合能，有利于吸附。3）實驗結(jié)果顯示，具有非晶態(tài)氧化鈷納米片添加劑的鋰硫電池正極具有出色的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，在1 C下的初始容量為1248.2 mAh g-1,500次循環(huán)后的容量保持率為1037.3 mAh g-1。Li, R., Rao, D., Zhou, J. et al. Amorphization-induced surface electronic states modulation of cobaltous oxide nanosheets for lithium-sulfur batteries. Nat Commun 12, 3102 (2021)DOI：10.1038/s41467-021-23349-9https://doi.org/10.1038/s41467-021-23349-9
4. Nature Commun.：界面化學(xué)調(diào)控助力大功率高容量鋅/鈉金屬負(fù)極
高功率、高容量下金屬電極的穩(wěn)定電鍍/剝離仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。雖然調(diào)整基底上的金屬沉積行為可以部分解決枝晶的形成，但通常只能在低電流密度和有限的容量下起作用。近日，香港理工大學(xué)Biao Zhang報道了提出了一種先進(jìn)的由一層導(dǎo)電親鋅涂層改性的隔膜策略，這種隔膜不僅抑制了Zn枝晶的生長，而且消除了不可避免的Zn枝晶。1）在篩選了各種元素后，研究人員選擇了具有電化學(xué)穩(wěn)定性、導(dǎo)電性和優(yōu)良的親鋅性的Sn作為候選元素。2）理論計算結(jié)果表明，導(dǎo)電錫層實現(xiàn)了均勻的電場分布，從而使鋅在負(fù)極上均勻沉積，延緩了鋅枝晶的形成。此外，Sn鍍層的導(dǎo)電性和親鋅性引發(fā)了隔膜上的鋅沉積。它融合了循環(huán)過程中負(fù)極生長出的鋅，消除了不可避免的鋅枝晶，避免了短路。3）在嚴(yán)格的測試條件下，具有這種Sn鍍層隔膜的Zn金屬實現(xiàn)了無枝晶的Zn形貌和較長的循環(huán)性能（在5 mA/cm2下循環(huán)1000 h，容量為5 mAh/cm2；在10 mAh/cm2下循環(huán)500 h，容量為10 mAh/cm2)。同時，MnO2/Zn全電池可以在有限鋅含量的情況下運(yùn)行。4）由于Sn的親鈉/親鉀性，這一策略也可以應(yīng)用于Na/K金屬電池。這項工作為通過改變隔膜/電解液界面來構(gòu)建安全的金屬電池提供了新的見解。Hou, Z., Gao, Y., Tan, H. et al. Realizing high-power and high-capacity zinc/sodium metal anodes through interfacial chemistry regulation. Nat Commun 12, 3083 (2021).DOI：10.1038/s41467-021-23352-0https://doi.org/10.1038/s41467-021-23352-0
5. Nature Commun.：一種可同時無線能量收集和磁場感測的超緊湊型雙頻智能NEMS磁電天線
目前超緊湊型無線植入式醫(yī)療器械在醫(yī)療保健應(yīng)用中具有巨大的需求，特別是在神經(jīng)記錄和刺激方面。當(dāng)前基于微型微線圈的植入式技術(shù)存在無線能量傳輸效率（PTE）低的問題，并且無法一直符合美國聯(lián)邦通信委員會規(guī)定的特定吸收率。此外，電流植入式設(shè)備依賴于跨空間的電壓或電流的差分記錄，并且需要電極和組織之間的直接接觸。近日，美國東北大學(xué)Nian X. Sun報道了開發(fā)了一款超緊湊的雙頻智能納米機(jī)電系統(tǒng)磁電（ME）天線，尺寸為250×174 μm2，可以高效地進(jìn)行無線能量采集和感應(yīng)超小磁場。1）所開發(fā)的ME天線的無線PTE比任何其他報道的小型化微線圈高1-2個數(shù)量級，使無線植入式醫(yī)療器械（IMDs）符合電磁波輻射（SAR）限制。此外，ME天線300-500 PT的磁場探測率實現(xiàn)了IMDs記錄神經(jīng)磁場。Zaeimbashi, M., Nasrollahpour, M., Khalifa, A. et al. Ultra-compact dual-band smart NEMS magnetoelectric antennas for simultaneous wireless energy harvesting and magnetic field sensing. Nat Commun 12, 3141 (2021).DOI：10.1038/s41467-021-23256-zhttps://doi.org/10.1038/s41467-021-23256-z
6. Nature Commun.：Sn基金屬-有機(jī)骨架中配位鍵的可逆形成用于高性能儲鋰
含緩沖基質(zhì)的錫基化合物具有高理論容量、低工作電壓、減緩的體積膨脹等優(yōu)點，是一種理想的鋰儲存材料。然而，由于低熔點的Sn往往會結(jié)塊，因此將分散良好的Sn限制在鋰活性基質(zhì)內(nèi)極具挑戰(zhàn)性。近日，南開大學(xué)師唯教授，中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所司銳報道了通過結(jié)合配位化學(xué)和電化學(xué)，開發(fā)了一種高性能鋰離子電池負(fù)極材料。1）研究人員獲得了兩種含小分子2,5-二氧代-1，4-苯二甲酸（H4dobdc）連接子的Sn2(Dobdc)與含擴(kuò)展的4,4‘-二氧聯(lián)苯-3,3’-二羧酸（H4dobpdc）連接子的Sn2(Dobpdc)兩種Sn基MOFs。2）研究發(fā)現(xiàn)，Sn2+離子與有機(jī)配體形成的配位單元不僅可以有效地利用豐富的高比容量活性中心，而且可以減緩體積變化，保證反應(yīng)的可逆性和長期的循環(huán)穩(wěn)定性。重要的是，配體的擴(kuò)展提高了活性中心的利用率和良好的反應(yīng)動力學(xué)，使Sn2(Dobpdc)具有等同構(gòu)型的骨架結(jié)構(gòu)，在200次循環(huán)中表現(xiàn)出1018 mAh g-1的高可逆容量和優(yōu)異的倍率性能，表現(xiàn)出優(yōu)于其他配位化合物的性能。3）結(jié)合原位粉末X射線衍射(PXRD)、X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(XAFS)、高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)表征、非原位FTIR和XPS光譜以及理論模擬，研究人員對這些Sn基MOFs的儲鋰機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析，強(qiáng)調(diào)了配位鍵的可逆形成是解決配位化合物中顆粒團(tuán)聚和實現(xiàn)高活性中心利用的關(guān)鍵。Liu, J., Xie, D., Xu, X. et al. Reversible formation of coordination bonds in Sn-based metal-organic frameworks for high-performance lithium storage. Nat Commun 12, 3131 (2021).DOI：10.1038/s41467-021-23335-1https://doi.org/10.1038/s41467-021-23335-1
7. Joule：闡明穩(wěn)定固體電解質(zhì)界面的機(jī)械起源
固體電解質(zhì)界面相（SEI）適應(yīng)變形的能力對電極的完整性至關(guān)重要。但是，SEI的納米級厚度和環(huán)境敏感性使其難以表征多個力學(xué)參數(shù)并難以為這種能力確定合適的預(yù)測指標(biāo)。有鑒于此，香港理工大學(xué)Biao Zhang等人開發(fā)了一種可行的基于原子力顯微鏡（AFM）的納米壓痕測試，該測試可以規(guī)避負(fù)極基體的干擾，并可以精確探測SEI的楊氏模量和彈性應(yīng)變極限。1）發(fā)現(xiàn)SEI的最大彈性變形能（U）與它的循環(huán)穩(wěn)定性最相關(guān)。高的U允許SEI通過可逆的彈性變形完全消耗負(fù)極膨脹所施加的能量。因此，提出了SEI可以吸收的最大彈性變形能（U）來預(yù)測SEI的穩(wěn)定性，這在Li/K金屬負(fù)極中得到了成功的證明。2）此外，還證明了U的另一個優(yōu)點是提供一種快速有效的方法來篩選合適的電解質(zhì)，以通過構(gòu)建高U SEI來穩(wěn)定Sn和Sb微粒負(fù)極?？傮w而說，U這個新的指標(biāo)為先進(jìn)負(fù)極穩(wěn)健的SEIs設(shè)計提供了未來的方向。這項研究揭示了新一代電池的基本機(jī)理，并為探索高U型SEI提供了一個全新的方向。Yao Gao et al. Unraveling the mechanical origin of stable solid electrolyte interphase. Joule 2021.DOI: 10.1016/j.joule.2021.05.015.https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.05.015
8. EnSM：具有內(nèi)部離子電導(dǎo)率/外部電子絕緣性混合結(jié)構(gòu)的異質(zhì)SEI膜實現(xiàn)高循環(huán)性和高壓鋰金屬電池
在SEI膜中建立電子阻礙/離子轉(zhuǎn)移途徑是高性能鋰金屬負(fù)極（LMAs）的關(guān)鍵問題，它要求SEI具有高離子電導(dǎo)率以實現(xiàn)快速的Li+擴(kuò)散和可調(diào)節(jié)的Li沉積行為，同時需要較差的電子電導(dǎo)率以阻止電解質(zhì)消耗。有鑒于此，廈門大學(xué)李君濤教授、孫世剛院士和滑鐵盧大學(xué)陳忠偉教授以及巴黎化學(xué)研究所Jolanta ?wiatowska等人提出了一種通過選擇性還原電解質(zhì)組分來構(gòu)建異質(zhì)SEI的策略，以提高Li的穩(wěn)定性并抑制枝晶生長。1）SEI膜的內(nèi)部富含N的子層可實現(xiàn)快速的Li+傳輸，以進(jìn)行類結(jié)核狀的Li沉積，而SEI膜的外部富含C的子層具有電子絕緣性能，可阻止電解質(zhì)分解。這種混合SEI賦予LMAs高庫倫效率（99.0%）、長壽命和枝晶抑制能力。2）通過理論計算、XPS和AFM等方法研究了異質(zhì)SEI的結(jié)構(gòu)，并闡明了其形成機(jī)理。在0.5 C條件下，以超薄鋰（25 μm）為負(fù)極和低N/P比（1.67）的LiCoO2//Li軟包電池在160次循環(huán)后容量保持率為91.6%，在較高的充電電位（4.5 V）下循環(huán)300圈后的容量保持率為85.7%。對異質(zhì)SEI形成的研究為構(gòu)建合理的電子/離子轉(zhuǎn)移途徑提供了新的機(jī)會，從而有助于實現(xiàn)高性能鋰金屬電池。Shao-Jian Zhang et al. Achievement of High-Cyclability and high-Voltage Li-Metal Batteries by Heterogeneous SEI film with Internal Ionic Conductivity/External Electronic Insulativity Hybrid Structure. Energy Storage Mater. 2021.DOI: 10.1016/j.ensm.2021.05.029.https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.05.029
9. ACS Nano：石墨烯催化劑活性中心的工程化：從CO2活化到激活Li-CO2電池
作為CO2捕獲和利用技術(shù)之一的Li-CO2電池在碳中性領(lǐng)域的應(yīng)用引起了人們的極大興趣。然而，設(shè)計和制造一種低成本、高效率的可逆生成和分解Li2CO3的正極催化劑仍然是一項具有挑戰(zhàn)性的工作。近日，清華大學(xué)深圳國際研究生院成會明院士，周光敏副教授，鄒小龍報道了在密度泛函理論（DFT）的指導(dǎo)下，開發(fā)了一種簡單的方法來活化具有高含量吡啶-N和吡咯-N的摻氮石墨烯（NG）的催化活性，它們是可以顯著催化Li2CO3形成和分解的高活性中心。1）研究人員首先用密度泛函理論（DFT）計算了石墨烯-N、吡咯酸-N、吡啶基-N和石墨烯在CO2還原/析出反應(yīng)中的催化活性。結(jié)果顯示，在Li2CO3的生成和分解反應(yīng)中，吡啶型N和吡咯型N的催化活性均優(yōu)于石墨型N和石墨烯。2）基于DFT計算結(jié)果，研究人員用CO2活化了NG在高含量吡啶-N/吡咯-N的還原氧化石墨烯（NG/RGO）納米片上的催化活性。結(jié)果表明，在放電過程中，Li2CO3在CO2活化的NG/RGO（CA-NG/RGO）表面均勻生長為厚度為10 nm的片層結(jié)構(gòu)，然后在充電過程中幾乎完全消失，光譜分析和顯微分析證實了這一點。3）在Li-CO2電池中，CA-NG/RGO催化劑能夠?qū)崿F(xiàn)高可逆性的Li2CO3生成和分解反應(yīng)。該正極在1.2 A g?1時的低電壓間隙為2.13 V，在500 mA g?1時的具有可進(jìn)行170次循環(huán)的長循環(huán)穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)，CO2活化了CA-NG/RGO催化劑的催化活性，從而激活了Li-CO2電池的電化學(xué)性能。基于理論計算和所提出的CO2活化策略顯示的催化劑高催化活性為設(shè)計和制造各種CO2相關(guān)應(yīng)用的催化劑提供了一條有效的途徑。
Biao Chen, et al, Engineering the Active Sites of Graphene Catalyst: From CO2 Activation to Activate Li-CO2 Batteries, ACS Nano, 2021DOI: 10.1021/acsnano.1c00756https://doi.org/10.1021/acsnano.1c00756
10. ACS Nano：逆轉(zhuǎn)不可逆：氮摻雜碳宿主中LiAlH4納米約束的熱力學(xué)穩(wěn)定性
設(shè)計功能納米材料用于儲能的一個普遍問題是缺乏對亞穩(wěn)態(tài)相穩(wěn)定性和反應(yīng)性的控制。有鑒于此，桑迪亞國家實驗室Vitalie Stavila、韓國先進(jìn)科學(xué)技術(shù)研究所Eun Seon Cho和勞倫斯利弗莫爾國家實驗室Brandon C. Wood等人以高容量儲氫材料LiAlH4為例，展示了另一種穩(wěn)定亞穩(wěn)態(tài)金屬氫化物的熱力學(xué)方法，即與N摻雜的CMK-3碳（NCMK-3）納米孔內(nèi)的氮結(jié)合位點進(jìn)行配位。1）由此產(chǎn)生的LiAlH4@NCMK-3材料在低至126°C的溫度下釋放H2，在240°C以下完全分解，繞過了通常在體相中觀察到的Li3AlH6中間體。此外，>80%的LiAlH4可以在100 MPa H2下再生，這在以前被認(rèn)為是不可能的。氮位點對于這些改進(jìn)是至關(guān)重要的，因為在未摻雜的CMK-3中觀察不到可逆性。2）密度泛函理論預(yù)測Al-H鍵的解離能會大大降低，并支持觀察到的反應(yīng)路徑變化。該計算還為固態(tài)可逆性提供了理論依據(jù)，其可從納米約束、鋰吸附原子形成以及金屬氫化物與宿主之間電荷再分布的綜合效應(yīng)中得出。這些結(jié)果和伴隨的基礎(chǔ)理解表明，亞穩(wěn)態(tài)金屬氫化物的“熱力學(xué)穩(wěn)定”是一種可行的儲氫方法，提出了一種通過主客相互作用使可逆性成為可能的策略。YongJun Cho et al. Reversing the Irreversible: Thermodynamic Stabilization of LiAlH4 Nanoconfined Within a Nitrogen-Doped Carbon Host. ACS Nano 2021.DOI: 10.1021/acsnano.1c02079.https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c02079
11. AFM：生物質(zhì)水熱“歧化”成定向碳微球負(fù)極和三維多孔碳正極用于鉀離子混合電容器
生物質(zhì)的綜合利用對于開發(fā)具有特殊微觀結(jié)構(gòu)的儲能碳材料具有重要意義。近日，中科大錢逸泰院士，Ning Lin報道了提出了一種通用策略，通過高溫水熱“歧化”制備定向碳微球（OCMSs）和三維多孔碳（3DPC）塊，生物質(zhì)包括但不限于鱸木、樟子松、紅核桃、山毛櫸、竹子和高粱秸稈等。1）通過核磁共振、氣相色譜-質(zhì)譜以及各種形貌和結(jié)構(gòu)表征，證實了(002)取向的有機(jī)質(zhì)來源于半纖維素、纖維素和木質(zhì)素在高溫水熱過程中相繼分解生成的有機(jī)質(zhì)的碳化，而3DPC塊材中含有豐富的sp3缺陷和微孔，其表面積為855.12 m2 g-1，這是由于鱸木塊材中的有機(jī)成分不斷流失所造成的。2）實驗結(jié)果表明，OCMS負(fù)極在經(jīng)2000次循環(huán)后，2000 mA g?1下的容量為201.1 mA h g?1；3DPC正極在5000次循環(huán)后，1.0 A g?1下的容量為95.7 mA h g?1。值得注意的是，所組裝的OCMS//3DPC鉀離子混合電容器（PIHCs）在140.7 W kg?1下具有643.8 W kg?1的能量密度，在1.14 A g?1下，循環(huán)壽命超過8500次。這項工作不僅為PIHCs提供了同時具有良好電化學(xué)性能的定向碳負(fù)極和多孔碳正極，而且為生物質(zhì)的綜合利用提供了一種新的可行途徑。Yong Qian, et al, Hydrothermal “Disproportionation” of Biomass into Oriented Carbon Microsphere Anode and 3D Porous Carbon Cathode for Potassium Ion Hybrid Capacitor, Adv. Funct. Mater. 2021DOI: 10.1002/adfm.202103115https://doi.org/10.1002/adfm.20210311512. AOM：0D鹵化物A3InCl6和A2InCl5?H2O的晶體結(jié)構(gòu)控制及黃綠發(fā)光可逆切換廣西大學(xué)物理學(xué)院曾若生教授，湖南師范大學(xué)周偉昌副教授，廣西大學(xué)物理學(xué)院鄒炳鎖教授等人報告了一種通過協(xié)同調(diào)節(jié)Cs/Rb投料比和反應(yīng)溶劑來獲得0D金屬鹵化物鈣鈦礦衍生物(Cs1-xRbx)2InCl5?H2O和(Cs1-xRbx)3InCl6的可控合成方法。他們發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溶劑和A位組分構(gòu)成對結(jié)構(gòu)的控制具有重要作用，當(dāng)使用鹽酸(HCl)作為反應(yīng)溶劑時，在高于2:1的高Cs/Rb投料比下獲得(Cs1-xRbx)2InCl5?H2O，而在低于2:5的低Cs/Rb投料比下獲得(Cs1-xRbx)3InCl6。然而，當(dāng)無水甲醇(MeOH)用作反應(yīng)溶劑時，在所有Cs/Rb投料比下，僅獲得(Cs1-xRbx)3InCl6結(jié)構(gòu)。本文使用HCl或MeOH作為反應(yīng)溶劑，采用水熱法合成了0D的未摻雜和Sb3+摻雜(Cs1-xRbx)2InCl5?H2O和(Cs1-xRbx)3InCl6鹵化物鈣鈦礦衍生物，并發(fā)現(xiàn)了其晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變可以通過前驅(qū)體投料比和反應(yīng)溶劑協(xié)同控制。Sb3+摻雜(Cs1-xRbx)3InCl6發(fā)光效率高達(dá)90%以上。此外，Sb3+摻雜的(Cs1-xRbx)3InCl6表現(xiàn)出高的分解溫度和對環(huán)境空氣、光照的優(yōu)異穩(wěn)定性，特別是對于在高Rb/Cs頭料比下合成的樣品，穩(wěn)定性更佳。這些結(jié)果揭示了0D銦基鹵化物鈣鈦礦衍生物的晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變和發(fā)光性質(zhì)調(diào)控可以通過高效和低成本的溶劑化學(xué)途徑調(diào)節(jié)，有助于開發(fā)穩(wěn)定的高性能無鉛鹵化物鈣鈦礦化合物，用于水分傳感器和光電子器件的多種應(yīng)用。Jialuo Huang, et al. Controlled Structural Transformation in Sb-Doped Indium Halides A3InCl6 and A2InCl5?H2O Yields Reversible Green-to-Yellow Emission Switch. Adv. Optical Mater. 2021, 2002267
https://doi.org/10.1002/adom.202002267
