1. Nat. Rev. Mater.綜述：為固態(tài)電池的大規(guī)模生產(chǎn)量身定制無機聚合物復合材料
為增加能量密度并消除與傳統(tǒng)易燃液體電解質(zhì)基鋰離子電池相關的安全問題，固態(tài)電池（SSBs）最近被重新啟用。為了盡快實現(xiàn)SSBs的大規(guī)模、低成本生產(chǎn)，改造成熟的制造平臺，包括漿料澆鑄和卷對卷技術，有利于將傳統(tǒng)鋰離子電池應用于SSBs。然而，SSBs的制造取決于固體電解質(zhì)的開發(fā)。無機-聚合物復合電解質(zhì)（IPCs）結合了無機固體電解質(zhì)和聚合物固體電解質(zhì)的優(yōu)點，特別適用于SSBs的大規(guī)模生產(chǎn)。有鑒于此，清華大學南策文教授等人綜述了由無機聚合物復合材料組成的固體電解質(zhì)的性能，并概述了用于實現(xiàn)高性能器件的復合電解質(zhì)設計。
本文要點：
1）在所有固體電解質(zhì)技術中，IPC電解質(zhì)展示了SSB的最佳整體性能。要實現(xiàn)和加速 SSB 技術的應用，主要要解決兩個問題。首先，在復合水平上，需要改善IPC電解質(zhì)（以及IPC電極）的離子傳輸性能和各種穩(wěn)定性。這一改進要求設計和選擇無機和聚合物材料（特別是聚合物電解質(zhì)）的最佳組合。此外，還存在許多問題，例如，對SSB電池多相 IPC系統(tǒng)鋰離子輸運機理、動力學和宏觀特性的基本理解。
2）要解決這些問題，就需要在不同的長度尺度和時間尺度上，將制造、表征與模擬相結合。需要利用先進的表征技術來觀察和分析IPC中埋藏的界面、多組分之間的協(xié)同作用以及IPC電解質(zhì)隔膜和電極之間的界面。
3）在電池層面上，IPC電極和IPC電解質(zhì)隔膜的制作，以及對IPC電解質(zhì)隔膜和電極層之間的兩個界面進行合理設計的SSB電池層壓制作是實現(xiàn)高性能電池的關鍵。最后，盡管IPC可以顯著改善電池的安全問題，但大型SSB模塊和電池組的安全性需要在IPC基SSB投放市場之前進行全面測試。
Li-Zhen Fan et al. Tailoring inorganic–polymer composites for the mass production of solid-state batteries. Nat. Rev. Mater. 2021.
DOI: 10.1038/s41578-021-00320-0.
https://www.nature.com/articles/s41578-021-00320-0
2. Nature Commun.：一種高選擇性、堅固耐用的單原子催化劑Ru1/NC用于醛/酮的還原胺化反應
單原子催化劑（SACs）以其良好的活性中心結構和最高的金屬原子利用率成為多相催化研究的前沿。然而，在實際應用中，SACs的穩(wěn)固性仍然是一個關鍵問題。近日，中科院大連化物所張濤院士，王愛琴研究員，LeiLei Zhang報道了利用一種簡單的熱解方法在氮摻雜的碳上制備了高活性、高選擇性和高強度的Ru SACs。
本文要點：
1）隨著裂解溫度從700 ℃升高到900 ℃，Ru-N配位數(shù)從RuN5、RuN4降低到RuN3，同時Ru單原子的電子密度按RuN5<run< span="">4<run< span="">3的順序增加。在800 ℃用NH3進一步處理后，RuN3位上的電子密度得到了進一步提高。</run<></run<>
2）由于Ru單原子的配位結構和電子密度的微調(diào)，Ru SACs在醛酮還原胺化反應中的催化性能得到了很好的調(diào)節(jié)。其中，Ru1/NC-900-800NH3 SAC具有最高的活性和伯胺選擇性，這得益于其適中的H2活化，超過了NH3。
3）Ru1/NC-900-800NH3 SAC催化劑在重復使用試驗中表現(xiàn)出極好的穩(wěn)定性，并且對生物質(zhì)衍生的醛/酮底物具有廣泛的耐受性。特別是，它在抵抗CO、硫或嚴酷的氫氣處理的毒害方面表現(xiàn)出卓越的穩(wěn)固性，相比之下，這些處理會使對照組Ru/AC納米催化劑徹底失活。
在這項工作中建立的結構-性能關系有望為用于其他要求苛刻的轉換合理設計高選擇性和穩(wěn)健的SACs開辟一條新途徑。
Qi, H., Yang, J., Liu, F. et al. Highly selective and robust single-atom catalyst Ru1/NC for reductive amination of aldehydes/ketones. Nat Commun 12, 3295 (2021).
DOI：10.1038/s41467-021-23429-w
https://doi.org/10.1038/s41467-021-23429-w
3. PNAS：用于鈉基電化學儲能的氣敏三元鈉過渡金屬氧化物薄膜的電沉積
層狀鈉過渡金屬氧化物是一類重要的材料，其應用包括電化學儲能、高溫超導和電催化。然而，這些化合物的電沉積是一種常見的生長氧化物的方法，由于它們的氣氛不穩(wěn)定性和與水系電解質(zhì)固有的不相容性，一直難以捉摸。有鑒于此，伊利諾伊大學香檳分校Paul V. Braun等人使用熔融氫氧化鈉電解質(zhì)，展示了O3(O'3)-和P2型層狀鈉過渡金屬氧化物的電沉積，并將這些電沉積物用作鈉離子電池中的高面積容量正極。
本文要點：
1）引入了一種中溫（350°C）干燥熔融氫氧化鈉介導的無粘合劑電沉積工藝，以生長以前電化學上無法進入的空氣和濕敏層狀鈉過渡金屬氧化物NaxMO2（M=Co、Mn、Ni、Fe)，無論是薄膜形式還是厚膜形式的化合物，都是在≥700°C的溫度下通過固態(tài)反應以粉末形式合成。
2）作為這項工作的一個關鍵動機，其中幾種氧化物作為新興的鈉離子電化學儲能系統(tǒng)的正極材料備受關注。盡管合成溫度低，反應時間短，該電沉積氧化物仍然保持了高溫塊體合成材料的關鍵結構和電化學性能。實驗證明，在1 h內(nèi)可沉積數(shù)十微米厚且>75%密度的NaxCoO2和NaxMnO2。
3）當用作鈉離子電池的正極時，這些材料表現(xiàn)出接近理論的重量容量、Na離子的化學擴散系數(shù)（~10?12 cm2·s?1），以及在~0.25到0.76 mAh cm?2范圍內(nèi)的高可逆面容量，該值明顯高于通過其他技術沉積的無粘合劑鈉正極的值。
這項工作所描述的方法解決了與傳統(tǒng)的水溶液基陶瓷氧化物電沉積有關的長期內(nèi)在挑戰(zhàn)，并為迄今尚未開發(fā)的具有擴展框架的空氣和濕度敏感高價多結構的電化學處理打開了一種通用的溶液化學方法。
Arghya Patra et al. Electrodeposition of atmosphere-sensitive ternary sodium transition metal oxide films for sodium-based electrochemical energy storage. Proceedings of the National Academy of Sciences 2021, 118 (22), e2025044118.
DOI: 10.1073/pnas.2025044118.
https://www.pnas.org/content/118/22/e2025044118
4. Chem. Rev.: 液體中脈沖激光制備納米催化材料
催化作用對現(xiàn)代生活至關重要，并對經(jīng)濟產(chǎn)生巨大影響。新催化劑的開發(fā)主要依賴于能夠制備定制納米材料的合成方法。脈沖激光在液體合成中可以產(chǎn)生均勻的、多組分的、非平衡的納米材料，這些材料具有獨立和精確控制的特性，如納米顆粒內(nèi)部和表面的尺寸、成分、形貌、缺陷密度和原子結構等。
有鑒于此，羅切斯特大學Astrid M. Müller等人，總結了液體中脈沖激光技術的基本原理、獨特優(yōu)勢、挑戰(zhàn)和實驗解決方案，并回顧了用于水氧化、氧還原、析氫、氮還原、二氧化碳還原和有機氧化的電催化劑的最新進展，以及用于光驅動催化過程和熱化學過程的多相催化。還重點介紹了存在催化應用的激光合成納米材料。
本文要點：
1）介紹了用于催化應用的脈沖激光在液體合成納米材料方面的最新進展。討論了由化學和光學控制產(chǎn)生的激光技術的基本原理和獨特優(yōu)勢，該技術可以生產(chǎn)具有精確納米和原子尺度特性控制的均勻、多組分、非平衡納米材料。詳細介紹了脈沖激光在液體合成和實驗解決方案中的挑戰(zhàn)。
2）目前，脈沖激光在液體中精確控制金、銀、鉑納米顆粒的合成最為成熟。事實上，具有高純度和優(yōu)良膠體穩(wěn)定性的均勻Au, Ag和Pt膠體在商業(yè)上是可獲得的。因此，液體合成中的脈沖激光憑借其在所得材料方面的許多優(yōu)勢及其遠程控制操作的適用性，已成為制造創(chuàng)新納米材料的可行技術。
3）綜述了脈沖激光制備的納米材料在水氧化、氧還原、析氫、氮還原、二氧化碳還原、有機氧化電催化以及光驅動和熱化學催化過程中的應用。為了促進未來突破性的創(chuàng)新，重點介紹了激光合成納米材料在催化方面的潛在應用。填補這些激光制造的納米材料和報道的催化過程之間的差距，將利用脈沖激光在液體合成催化劑的獨特優(yōu)勢。彌合這些脈沖激光制造的納米材料與報道的催化過程之間的差距將利用脈沖激光在催化劑液體合成中的獨特優(yōu)勢。
Ryland C. Forsythe et al. Pulsed Laser in Liquids Made Nanomaterials for Catalysis. Chem. Rev., 2021.
DOI: 10.1021/acs.chemrev.0c01069
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c01069
5. Chem. Rev.綜述：晶圓級單晶二維材料合成的策略、現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)
在過去的15年里，石墨烯的成功剝離極大地促進了人們對各種二維（2D）材料的研究。與傳統(tǒng)薄膜不同，2D材料由一到幾個原子層組成。雖然層內(nèi)的原子是化學鍵作用，但層之間的相互作用通常是弱的范德華（vdW）相互作用。由于其特殊的維度，2D材料表現(xiàn)出三維材料所不具備的特殊的電、磁、力學和熱學性質(zhì)，因此在各種應用領域具有巨大的潛力，例如基于2D材料的器件。為了充分實現(xiàn)其大規(guī)模的實際應用，特別是在器件方面，開發(fā)晶圓級單晶（WSSC）2D材料至關重要。
有鑒于此，韓國蔚山科學技術院丁峰教授詳細綜述了WSSC 2D材料的合成策略，并重點總結了WSSC石墨烯、六方氮化硼（hBN）和過渡金屬二硫屬化物（TMDC）合成的最新研究進展。此外，還概述了其未來研究與開發(fā)中需要解決的一些挑戰(zhàn)。
本文要點：
1）2D材料的大面積生長必須發(fā)生在襯底上，并且必須包括以下基本步驟：i）原料分子吸附在催化襯底上并分解成活性前體，ii）活性前體擴散并聚集在襯底上形成2D材料的種子，iii）種子在襯底上生長成大的2D島，以及iv）2D島結合形成大的2D材料層。其中，步驟iv）不影響通過單個核的連續(xù)生長而形成的WSSC 2D材料，而對于通過多個單向排列的2D島的無縫縫合形成WSSC2D材料至關重要。迄今為止，在過渡金屬襯底上CVD生長石墨烯和hBN薄膜已經(jīng)取得了很大的進展。在石墨烯和hBN的生長中，過渡金屬在催化原料解離方面起著重要作用，并為分解的前體擴散和自組裝成單原子厚島提供模板。與石墨烯和hBN不同，CVD合成TMDCs通常不需要催化活性襯底，因為所使用的原料是活性原料(例如，硫化物蒸氣和過渡金屬氧化物蒸氣)。作者分別回顧總結了石墨烯、hBN和TMDC材料生長的基本原理。
2）經(jīng)過10多年的緊張研究和開發(fā)，大面積石墨烯薄膜的合成技術已經(jīng)逐漸成熟，在過去的幾年里，人們已經(jīng)用不同的方法生長了WSSC石墨烯薄膜。作者通過兩條路線綜述了WSSC單層石墨烯的合成進展，即i）從單晶襯底上的單核開始生長和ii）在單晶襯底上外延生長的單向石墨烯島的無縫拼接。
3）與無禁帶的石墨烯相比，hBN的禁帶寬度約為5.5 eV。hBN表現(xiàn)出比石墨烯更高的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，同時具有相似的機械強度。因此，hBN在電介質(zhì)、深紫外光發(fā)射、質(zhì)子傳輸?shù)阮I域具有廣闊的應用前景。與石墨烯和其他2D材料(如半導體TMDC)一起，可以通過垂直堆積2D材料或它們的異質(zhì)結構來構建高性能電子器件。因此，WSSC hBN等2D材料的合成是實現(xiàn)基于2D材料的高性能電子學的關鍵一步。
4）TMDC單分子膜有一層過渡金屬原子層夾在兩個硫化物原子層之間。根據(jù)三層的堆積順序，可以有不同的TMDC相，例如ABC堆積的T相、重構的T‘或T“相以及ABA堆積的H相。過渡金屬和硫族元素的種類繁多，進而導致了約100種穩(wěn)定的TMDC材料，及其合金值得研究與探索。因此，TMDCs形成了一個龐大的2D材料家族，具有豐富的電子性質(zhì)，通常不同于相應的體相。TMDCs豐富的電學性質(zhì)使其在下一代電子學和光電子學領域具有廣闊的應用前景。此外，垂直堆積的TMDC或vdW異質(zhì)結有望具有更豐富的電學性能和廣泛的應用前景。
5）與六角形MoX2和WX2不同，ReX2由于其獨特的重鏈重構而呈現(xiàn)C2對稱性。這種低對稱性導致了各向異性的性質(zhì)，因此，ReX2在許多新型電子和光電器件中具有良好的應用前景。然而，種低對稱性2D材料的晶圓級單晶合成也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
6）目前人們在制備WSSC多層2D材料方面仍處于起步階段，并面臨著巨大挑戰(zhàn)。原因主要是：i）自限制生長：一旦生長的單層完全覆蓋了襯底，后續(xù)的層就很難生長，因為襯底失去了催化作用；ii）難以控制二維材料在多層膜上均勻成核；iii）雖然過渡金屬薄膜的硫化已被提出用于多層TMDDCs的合成，但在此過程中很難獲得單向取向的多層TMDCs晶粒和控制層的均勻性。
Leining Zhang, et al, Strategies, Status, and Challenges in Wafer Scale Single Crystalline Two-Dimensional Materials Synthesis, Chem. Rev, 2021
DOI: 10.1021/acs.chemrev.0c01191
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c01191
6. JACS：基于適體的活細胞邏輯計算反應實現(xiàn)非抗體免疫檢查點抑制治療
精確而持久的免疫檢查點抑制（ICB）治療具有較高的客觀應答率，是臨床試驗的一個重大挑戰(zhàn)。有鑒于此，湖南大學的譚蔚泓和蘇州大學的劉莊等研究人員，開發(fā)了基于適體的活細胞邏輯計算反應實現(xiàn)非抗體免疫檢查點抑制治療。
本文要點：
1）研究人員報告了一種基于適體的邏輯計算反應的發(fā)展，該反應是共價結合免疫檢查點對抗癌細胞表面的適體（例如，aPDL1適體），實現(xiàn)有效和持續(xù)的ICB治療而不需要抗體。
2）疊氮化合物在細胞表面糖蛋白上被代謝標記為“化學受體”，使得環(huán)辛炔偶聯(lián)aPTL1適體能夠實現(xiàn)基于適體的邏輯計算介導的疊氮化合物/環(huán)辛炔生物正交反應。
3）以逐步的方式，PDL1加疊氮化物的糖蛋白在細胞上表達，并根據(jù)布爾邏輯成為多個輸入。然后，如果滿足該算法的“AND”條件，環(huán)辛炔偶聯(lián)適體結合在活細胞表面，通過觸發(fā)精確和持續(xù)的T細胞介導的抗腫瘤免疫治療顯著延長小鼠的整體存活，否則就不行。
本文研究結果表明，DNA邏輯計算介導的環(huán)辛烯/疊氮基生物正交反應可以提高ICB治療的精確性和穩(wěn)健性，從而有可能提高客觀應答率。
Yu Yang, et al. Aptamer-Based Logic Computing Reaction on Living Cells to Enable Non-Antibody Immune Checkpoint Blockade Therapy. JACS, 2021.
DOI：10.1021/jacs.1c02016
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c02016
7. JACS: 石墨二炔/石墨烯異質(zhì)結構：用于選擇性和持久 CO2 電還原的通用二維骨架錨定單分散過渡金屬酞菁
電化學CO2還原(CO2R)是一種可持續(xù)的生產(chǎn)碳中性燃料的方法，但其動力學遲緩、反應途徑復雜等限制了其效率。開發(fā)具有活性、選擇性和穩(wěn)定性的CO2R電催化劑具有挑戰(zhàn)性。有鑒于此，復旦大學張黎明研究員、北京大學張錦教授、新加坡南洋理工大學李述周教授等人，展示了石墨二炔/石墨烯 (GDY/G) 異質(zhì)結構作為 2D 導電骨架來錨定單分散鈷酞菁 (CoPc) 并以可觀的活性、選擇性和耐久性還原CO2。
本文要點：
1）在CoPc/GDY/G夾層結構中，石墨烯作為導電層，GDY作為吸附層，CoPc分子作為催化劑層。這三層是通過無共價鍵的范德瓦爾斯相互作用組裝在一起的。與純石墨烯不同的是，GDY層提供了特定的螯合位點來穩(wěn)定固定分離的CoPc分子，通過抑制分子團聚，大大提高了CO2R操作條件下的選擇性和穩(wěn)定性。
2）先進的表征，例如基于同步加速器的 X 射線吸收光譜 (XAS) 和密度泛函理論 (DFT) 計算揭示了 GDY 和 CoPc 之間的強電子耦合，以及石墨烯提供的高表面積、豐富的反應中心和電子導電性，協(xié)同作用有助于這一優(yōu)異的電催化性能。。
3）電化學測量顯示，H 電池在 12 mA cm-2 的電流密度下具有 96% 的高 FECO，在液體流通池中在 100 mA cm-2 下的 FECO 為 97%，并且具有超過 24 小時的耐久性。
總之，GDY/G雜化物作為2D導電錨定骨架的應用可以很容易地推廣到CoPc以外的其他有機金屬配合物，為GDY/G異質(zhì)結構在可持續(xù)能量轉換中的應用開辟了新的途徑。
Huoliang Gu et al. Graphdiyne/Graphene Heterostructure: A Universal 2D Scaffold Anchoring Monodispersed Transition-Metal Phthalocyanines for Selective and Durable CO2 Electroreduction. J. Am. Chem. Soc., 2021.
DOI: 10.1021/jacs.1c02326
https://doi.org/10.1021/jacs.1c02326
8. Angew：d-π共軛用于調(diào)控金屬配位聚合物的電催化氧還原活性
盡管非貴金屬過渡金屬配合物作為氧還原反應（ORR）的高效電催化劑已經(jīng)引起了人們越來越多的興趣，但其活性仍缺乏合理有效的調(diào)節(jié)。近日，南開大學陳軍院士，程方益教授，嚴振華報道了提出了一種d-π共軛策略，對TM-BTA（TM=Mn/Fe/Co/Ni/Cu，BTA=1,2,4,5-苯四胺）配位聚合物的ORR電催化活性進行粗略和精細調(diào)節(jié)。
本文要點：
1）通過第一性原理計算，研究人員闡明了強d-π共軛可以提高了TM中心的dxz/dyz軌道，提高了中間體的吸附，以及加強了取代基對配體的電子調(diào)節(jié)效應。基于這一策略，研究人員發(fā)現(xiàn)Co-TABQ（四氨基苯醌）接近ORR活性火山型的頂端。
2）實驗結果顯示，在碳納米管上合成的Co原子分布的Co-TABQ（Co-TABQ@CNTs）具有0.85 V時的半波電位，在0.85 V下的比電流為127 mA mgmetal-1，優(yōu)于Co-BTA@CNTs和基準的Pt/C催化劑。
所合成的Co-BTA和Co-TABQ具有高活性、低過氧化物產(chǎn)率以及出色的耐久性等優(yōu)點，有望在氧電催化中得到廣泛應用。
Youxuan Ni, et al, Regulating Electro
catalytic Oxygen Reduction Activity of Metal Coordination Polymer via d-π Conjugation, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202104494
https://doi.org/10.1002/anie.202104494
9. Adv. Sci.：一種蜘蛛網(wǎng)和螞蟻觸角雙重生物啟發(fā)的具有分級納米結構的多功能自供電電子皮膚
對于實現(xiàn)可穿戴電子皮膚（e-Skin）的實際應用，需要對其多功能、自供電、可生物降解、生物兼容、可呼吸的材料同時進行評估和定制。盡管將這些功能集成到靈活的電子皮膚中是一種理想的選擇，然而，要開發(fā)一個滿足實際應用需求的電子皮膚極具挑戰(zhàn)性。
近日，陜西科技大學王學川教授，劉新華報道了受蜘蛛網(wǎng)和螞蟻觸角的啟發(fā)，成功構建了一種具有多層納米結構的仿生多功能電子皮膚，它可以通過摩擦電納米發(fā)電機收集生物能量，同時具備檢測壓力、濕度和溫度等功能。
本文要點：
1）基于聚乙烯醇/聚偏氟乙烯納米纖維的蜘蛛網(wǎng)結構、內(nèi)部珠鏈結構和膠原聚集體納米纖維的正摩擦材料，e-Skin具有最高的壓力靈敏度（0.48 V kPa?1）和高檢測范圍（0-135 kPa）。
2）基于螞蟻觸角的仿生納米纖維為e-Skin提供了較短的響應和恢復時間（分別為16和25 s），以適應較寬的濕度范圍（25-85% RH）。
3）這種e-Skin在周圍溫度范圍內(nèi)（27-55 °C）表現(xiàn)出的電阻溫度系數(shù)（TCR）為0.0075 °C?1。
4）天然膠原蛋白聚集體和全納米纖維結構確保了e-Skin的生物降解性、生物兼容性和透氣性，從而顯示出巨大的實用性前景。
Ouyang Yue, et al, Spider-Web and Ant-Tentacle Doubly Bio-Inspired Multifunctional Self-Powered Electronic Skin with Hierarchical Nanostructure, Adv. Sci. 2021
DOI: 10.1002/advs.202004377
https://doi.org/10.1002/advs.202004377
10. Adv. Sci.：均勻且各向異性的固體電解質(zhì)膜用于優(yōu)異的固態(tài)鋰金屬電池
合理的結構設計是開發(fā)用于高性能固態(tài)鋰金屬電池復合固體電解質(zhì)（CSEs）的有效途徑。近日，上海理工大學鄭時有教授，桂林電子科技大學孫立賢教授報道了提出了一種由石榴石/聚氧化乙烯鋰雙(三氟甲基磺酸)酰亞胺（LLZO/PEO-LiTFSI）超細纖維交織而成的CSE膜。
本文要點：
1）得益于PEO-LiTFSI中均勻的LLZO分散和CSE中垂直/水平各向異性的鋰離子傳導，這種CSE具有高的鋰離子傳導性和優(yōu)異的鋰枝晶抑制能力。均勻的LLZO顆粒可以在LLZO和PEO-LiTFSI之間產(chǎn)生較大的相互作用區(qū)域，從而形成連續(xù)的鋰離子轉移通道，延緩界面副反應，增強變形抗力。更重要的是，鋰離子的各向異性導電，即鋰離子沿微纖維的傳輸速度遠快于微纖維，可以有效地均勻循環(huán)過程中CSE中的電場分布，從而防止鋰離子通量的過度聚集。
2）基于該CSE的固態(tài)Li||LiFePO4電池表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能。在0.2 C和55℃下450次循環(huán)后，可獲得136.3 mAh g?1的比容量，相當于84%的容量保持率。
這項研究工作豐富了高性能CSEs的結構設計策略，有助于進一步推動固態(tài)鋰金屬電池走向實際應用。
Zumin Guo, et al, Uniform and Anisotropic Solid Electrolyte Membrane Enables Superior Solid-State Li Metal Batteries, Adv. Sci. 2021
DOI: 10.1002/advs.202100899
https://doi.org/10.1002/advs.202100899
11. AFM：一種具有納米海綿結構的自支撐高熵金屬玻璃作為堿性和酸性條件下高效析氫電催化劑
開發(fā)在堿性和酸性介質(zhì)中高效、耐用的析氫（HER）電催化劑對未來氫經(jīng)濟的發(fā)展至關重要。然而，目前最先進的高性能電催化劑都是以結合貴金屬為載體的碳載體為基礎，它們復雜的制造工藝是商業(yè)化的主要障礙。
近日，受玻璃合金薄帶的優(yōu)點和新穎的高熵成分設計概念的啟發(fā)，澳大利亞新南威爾士大學Jamie J. Kruzic，香港城市大學呂堅教授，哈爾濱工業(yè)大學Ligang Sun報道了開發(fā)了一種新的具有五個等原子元素的高熵金屬玻璃（HEMG），其在堿性和酸性條件下都能有效地電催化HER。將高熵概念引入到MG薄帶中，可以獲得原子水平上均勻分布的元素，這些元素可以部分脫合金，從而實現(xiàn)對表層的納米結構控制。
本文要點：
1）研究人員采用可擴展、簡單的熔體紡絲工藝制備了等原子組成為Pd20Pt20Cu20Ni20P20的柔性自支撐HEMG薄帶。通過與原子組成為Pd40Cu30Ni10P20和Pt57.5Cu14.7Ni5.3P22.5的兩種傳統(tǒng)的四元MG的比較，初步突出五元PtPdCuNiP HEMG的優(yōu)異的協(xié)同催化作用。
2）研究人員接下來采用簡單的一步脫合金法去除無功能的Cu和Ni元素，以擴大比表面積。通過這種脫合金化策略，成功地制備了具有納米級表面形貌的三維自支撐HEMG帶，與以往的的合金催化劑相比，它在1.0 m KOH溶液中具有出色的電化學HER活性。此外，制備的納米多孔HEMG條帶在堿性和酸性條件下都表現(xiàn)出了優(yōu)異的HER活性，這在以往的合金體系中也是無法實現(xiàn)的。
3）研究發(fā)現(xiàn)，Pt5Pd3P2和Pt3Pd2在Pt5Pd3P2和Pt3Pd2納米多孔層中的納米化(<10 nm)是提高催化性能的機理之一。密度泛函理論（DFT）計算表明，P原子在Pt-Pd亞晶格中的間隙固溶體引起輕微的晶格畸變，穩(wěn)定了氫質(zhì)子（H*）的吸附/脫附，顯著促進HER，在堿性和酸性介質(zhì)中均可長期使用。
Zhe Jia, et al, A Self-Supported High-Entropy Metallic Glass with a Nanosponge Architecture for Efficient Hydrogen Evolution under Alkaline and Acidic Conditions, Adv. Funct. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adfm.202101586
https://doi.org/10.1002/adfm.202101586
12. EnSM：利用不同電子密度偶氮化合物同時原位構建穩(wěn)定的正極/鋰界面用于固態(tài)鋰金屬電池
基于固態(tài)電解質(zhì)（SSE）的鋰金屬電池（SSLMBs）的較差的電極-電解質(zhì)界面相容性，限制了其廣泛應用。近日，中科院過程工程研究所陳仕謀研究員，張鎖江院士報道了系統(tǒng)地研究了偶氮化合物作為添加劑在SSEs中的解離和成鍵機理。
本文要點：
1）研究發(fā)現(xiàn)，不同電子密度的偶氮鹽在分解過程中會產(chǎn)生大量的自由基，這些自由基可以接枝到電極表面，參與原位構建均勻的界面層。此外，在高電子密度苯環(huán)存在的情況下，額外生成的Li3N進一步提高了界面層的穩(wěn)定性。
2）實驗結果顯示，即使在0.1 mA cm?2下進行可逆鍍鋰/剝離1500 h以上，APA仍表現(xiàn)出優(yōu)異的抗鋰枝晶生長能力。同樣，偶氮鹽修飾的SSE可以大大提高Li/LiFePO4(LFP)、Li/LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(NCM523)和Li-S全電池的性能。其中，使用SPE2的Li/LFP原型電池可以循環(huán)120次以上，容量衰減最小，這表明偶氮化合物作為SPE基單層膜電池的添加劑是可行的。
考慮到有機化合物的豐度，這項研究研究通過精確控制化合物的電子密度，為設計高效SSLMBs開辟了大門，有望進一步推動SSLMBs的發(fā)展。
Jin Li, et al, In-situ construction of stable cathode/Li interfaces simultaneously via different electron density azo compounds for solid-state lithium metal batteries, Energy Storage Materials (2021)
DOI：10.1016/j.ensm.2021.05.035
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.05.035
