1. Chem. Soc. Rev.：可快速清除的無(wú)機(jī)納米材料及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用
蘇州大學(xué)程亮教授和劉莊教授對(duì)可快速清除的無(wú)機(jī)納米材料及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用相關(guān)研究進(jìn)行了綜述。1）無(wú)機(jī)納米材料本身具有特殊的物理化學(xué)性質(zhì)(如催化、光學(xué)、熱、電和磁性)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種應(yīng)用(如藥物遞送、診斷、成像和治療)，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，這些無(wú)機(jī)納米材料在健康組織中的長(zhǎng)期非特異性積累往往會(huì)導(dǎo)致毒性的產(chǎn)生，進(jìn)而阻礙其大規(guī)模的臨床應(yīng)用。在過去的幾十年里，可生物降解和可清除的無(wú)機(jī)納米材料的出現(xiàn)為降低和預(yù)防這種長(zhǎng)期毒性提供了希望。此外，對(duì)這類納米材料的設(shè)計(jì)及其體內(nèi)代謝途徑進(jìn)而全面的研究對(duì)于擴(kuò)大其應(yīng)用范圍和推動(dòng)其臨床實(shí)驗(yàn)而言也至關(guān)重要。2）作者在文中系統(tǒng)地對(duì)近年來(lái)可生物降解和可清除的無(wú)機(jī)納米材料的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，特別是其在癌癥診療和其他疾病治療方面的應(yīng)用；隨后，作者也對(duì)這一快速發(fā)展的生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的未來(lái)前景和發(fā)展機(jī)遇進(jìn)行了討論。Xianwen Wang. et al. Inorganic nanomaterials with rapid clearance for biomedical applications. Chemical Society Reviews. 2021https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/cs/d0cs00461h#!divAbstract
2. Chem. Soc. Rev.綜述：用于析氧反應(yīng)的層狀雙氫氧化物基電催化劑：活性位點(diǎn)的識(shí)別和調(diào)節(jié)，以及超疏氧納米陣列電極組件
電催化析氧反應(yīng)（OER）是電解水制氫的關(guān)鍵半電池反應(yīng)。然而，實(shí)用的OER存在動(dòng)力學(xué)遲緩的問題，因此需要高效的電催化劑。過渡金屬基層狀雙氫氧化物（LDHs）是OER電催化劑催化劑中活性最高的一類。因此，深入了解LDH基電催化劑的活性，可以進(jìn)一步促進(jìn)高性能電催化劑的合理設(shè)計(jì)和活性中心的調(diào)控。近日，根據(jù)堿性介質(zhì)中的OER機(jī)理，北京化工大學(xué)孫曉明教授，Yun Kuang，英國(guó)拉夫堡大學(xué)Wen-Feng Lin詳細(xì)總結(jié)和概述了在原子水平上對(duì)用于OER的LDHs活性位點(diǎn)的識(shí)別。總結(jié)了當(dāng)前提高LDHs OER性能的優(yōu)化策略。此外，還探索了基于LDHs的超疏氧電極的開發(fā)，以用于大規(guī)模OER。1）作者首先闡述了當(dāng)前人們對(duì)LDHs結(jié)構(gòu)特征的基本認(rèn)識(shí)，然后對(duì)LDHs在堿性介質(zhì)中作為高活性O(shè)ER催化劑的最新研究進(jìn)展進(jìn)行了比較和深入的總結(jié)，包括實(shí)驗(yàn)和計(jì)算方法。2）在原子尺度上對(duì)LDHs的活性中心進(jìn)行鑒定和結(jié)構(gòu)表征的基礎(chǔ)上，作者總結(jié)了提高OER活性的策略，包括摻雜、插層和缺陷制造。此外，還探索了對(duì)氣體析出電極性能有深遠(yuǎn)影響的超疏氧概念，以提高LDH及其衍生物的大規(guī)模OER性能。此外，還提出了一些OER測(cè)量的操作標(biāo)準(zhǔn)，以避免在評(píng)估LDHs的OER活性時(shí)出現(xiàn)不一致的情況。3）作者最后重點(diǎn)指出了LDHs作為大規(guī)模水分解陽(yáng)極電催化材料所面臨的幾個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)，如穩(wěn)定性問題、膜電極組裝電解槽的采用等，為今后的研究方向指明了方向。Daojin Zhou, et al, Layered double hydroxide-based electrocatalysts for the oxygen evolution reaction: identification and tailoring of active sites, and superaerophobic nanoarray electrode assembly, Chem. Soc. Rev., 2021https://doi.org/10.1039/d1cs00186h
3. EES：一種制備鋰金屬-無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)界面的超快工藝
鋰負(fù)極有望應(yīng)用于使用無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)（ISEs）的下一代電池。采用ISEs和鋰金屬的全固態(tài)電池有望成為高安全性、高能量密度的下一代電池。因此，在短時(shí)間內(nèi)通過簡(jiǎn)單的工藝將鋰金屬有效地粘結(jié)到ISE上具有重要意義。然而，傳統(tǒng)的方法一般需要漫長(zhǎng)而繁瑣的過程。近日，日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所（AIST）Hirokazu Kitaura報(bào)道了開發(fā)了一種新的策略，通過超聲波輔助熔焊（UFW）方法在Li和ISEs之間超高速形成良好的界面。1）通過對(duì)熔融鋰進(jìn)行簡(jiǎn)單的超聲波輻照，可以在很短的時(shí)間內(nèi)形成緊密的接觸界面。此外，超聲處理沒有引起界面的嚴(yán)重惡化，總電阻為135 Ω·cm2，顯著低于未超聲處理的5200 Ω·cm2。2）結(jié)果表明，用該方法制備的對(duì)稱電池的臨界電流密度（CCD）為0.5 mA cm2， 0.1 mA cm2下，循環(huán)次數(shù)超過2000次。此外，UFW制造的Li–LLZs在發(fā)展保護(hù)型鋰電池和全固態(tài)鋰氧電池的原型電池方面發(fā)揮了重要作用。這項(xiàng)工作充分展示了積極加入Li和ISEs這一新戰(zhàn)略的應(yīng)用潛力，有望成為促進(jìn)下一代電池發(fā)展的重要技術(shù)。
Hirokazu Kitaura，et al, An ultrafast process for the fabrication of a Li metal–inorganic solid electrolyte interface, Energy Environ. Sci., 2021https://doi.org/10.1039/d1ee00759a
4. Angew：一種含雙活性中心的噻吩基共軛乙炔聚合物用于堿性介質(zhì)中高效無(wú)共催化劑光電化學(xué)水分解
盡管共軛聚合物在中性或酸性條件下用于光電化學(xué)析氫反應(yīng)（PEC HER）極具吸引力，但在堿性介質(zhì)中由于缺乏水解離中心而表現(xiàn)出較差的PEC HER性能。近日，德國(guó)德累斯頓工業(yè)大學(xué)馮新亮教授，Hanjun Sun，Inez M. Weidinger報(bào)道了在共軛炔類聚合物（CAPs）中，將聚合物骨架從聚(二乙炔基噻吩并[3,2-b]噻吩)（pDET）調(diào)節(jié)成poly(2,6-diethynylbenzo[1,2-b:4,5-b’]dithiophene（pBDT）和poly(diethynyldithieno[3,2-b:2‘，3’-d]thiophene)（pDTT），為水的解離引入了高效的活性中心。1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，生長(zhǎng)在銅襯底上的pDTT和pBDT的基準(zhǔn)光電流密度分別為170 μA cm-2和120 μA cm-2（0.3 V vs.RHE；pH 13），分別是pDET的4.2倍和3倍。2）結(jié)合密度泛函理論（DFT）計(jì)算和電化學(xué)共振拉曼光譜，研究人員認(rèn)為pDTT的外噻吩環(huán)上的富含電子的Cβ是水解離活性中心，而-C≡C-鍵是析氫反應(yīng)的活性中心。這項(xiàng)工作使得人們對(duì)有機(jī)材料中光電催化水分解有了新認(rèn)識(shí)，為開發(fā)性能更佳的新材料開辟了道路。Mino Borrelli, et al, Thiophene-based Conjugated Acetylenic Polymers with Dual Active Sites for Efficient Co-Catalyst-free Photoelectrochemical Water Reduction in Alkaline Medium, Angew. Chem. Int. Ed., 2021DOI: 10.1002/anie.202104469https://doi.org/10.1002/anie.202104469
5. Angew綜述：氧化還原液流電池離子導(dǎo)電膜的化學(xué)和微結(jié)構(gòu)研究
氧化還原液流電池（RFBs）被認(rèn)為是最有前途的電網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)之一。然而，由于缺乏合適的離子導(dǎo)電膜，具有往返效率、高倍率容量和長(zhǎng)循環(huán)壽命的RFBs的發(fā)展受到了極大的限制。實(shí)用型RFB膜應(yīng)具備可完全分離正、負(fù)離子，并能順暢地傳導(dǎo)平衡離子的特點(diǎn)，還應(yīng)滿足特定體系的附加要求，如腐蝕性電解質(zhì)的高化學(xué)穩(wěn)定性，非水體系中具有良好的耐有機(jī)溶劑性能，以及優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性等。這些苛刻的要求對(duì)膜的設(shè)計(jì)提出了很高的要求，特別是與離子傳輸通道相關(guān)的化學(xué)和微觀結(jié)構(gòu)。有鑒于此，美國(guó)得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校余桂華教授，湖南大學(xué)彭桑珊助理教授綜述了用于RFBs的離子導(dǎo)電膜的最新研究進(jìn)展。1）具體而言，目前人們的興趣主要集中在新的化學(xué)成分、新穎的微結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新的制造策略。近年來(lái)，這一領(lǐng)域取得了很大的進(jìn)展，根據(jù)分離層的微觀結(jié)構(gòu)，膜可以主要分為致密型和多孔型。由于致密膜和多孔膜的設(shè)計(jì)原則不同，離子傳輸通道的形成機(jī)制和離子選擇性傳輸機(jī)制可能會(huì)有很大的不同。2）作者重點(diǎn)概述了用于致密膜的高分子材料的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)特性，而多孔膜則側(cè)重于在化學(xué)、孔結(jié)構(gòu)和制備策略等方面的創(chuàng)新。3）作者重點(diǎn)總結(jié)了RFB膜離子傳輸通道的合理設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)高離子電導(dǎo)率、高選擇性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。此外，還對(duì)該研究領(lǐng)域未來(lái)面臨的挑戰(zhàn)和前景提出了個(gè)人見解。Ping Xiong, et al, A Chemistry and Microstructure Perspective on Ion Conducting Membranes for Redox Flow Batteries, Angew. Chem. Int. Ed., 2021DOI: 10.1002/anie.202105619https://doi.org/10.1002/anie.202105619
6. AM：彈性MXene上錨定具有Te空位缺陷的正交二碲化鈷用于高效儲(chǔ)鉀
負(fù)極材料的快速和可逆鉀化/脫鉀仍然是一個(gè)難以實(shí)現(xiàn)但又耐人尋味的目標(biāo)。近日，北京大學(xué)郭少軍教授，中科院大連化物所Zhangquan Peng，五邑大學(xué)張業(yè)龍報(bào)道了利用富Te空位缺陷的導(dǎo)電o-P-CoTe2陣列和具有自調(diào)節(jié)功能的彈性MXene片的協(xié)同效應(yīng)，設(shè)計(jì)并制備了一類以Mxene負(fù)載的磷摻雜誘導(dǎo)的具有Te空位缺陷的正交CoTe2納米線（o-P-CoTe2/Mxene）。1）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，o-P-CoTe2/Mxene超結(jié)構(gòu)具有出色的儲(chǔ)鉀性能：高可逆容量（0.2 A g?1下，200次循環(huán)后容量為373.7 mAh g?1），卓越的倍率性能（20 A g?1下，容量為168.2 mAh g?1），以及出色的長(zhǎng)期循環(huán)性能（2 A g?1下，2000次循環(huán)中容量衰減0.011%），是迄今為止過渡金屬二硫?qū)倩?fù)極中的最佳性能。此外，采用o-P-CoTe2/Mxene負(fù)極的柔性全電池具有令人滿意的275 Wh kg?1的能量密度和高的彎曲穩(wěn)定性。2）動(dòng)力學(xué)分析和第一性原理計(jì)算結(jié)果表明，o-P-CoTe2/Mxene具有出色的贗電容性能、較高的電子電導(dǎo)率和良好的K+離子吸附擴(kuò)散能力，證實(shí)了K+離子的快速儲(chǔ)存。特別是，非原位表征揭示了o-P-CoTe2/MXene經(jīng)歷了一個(gè)可逆的演化過程，即首先是K+離子插入，然后是轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)理。這項(xiàng)研究為構(gòu)建高性能的新一代充電電池電極材料提供了一種有效的策略。Xiaodan Xu, et al, Orthorhombic Cobalt Ditelluride with Te Vacancy Defects Anchoring on Elastic MXene Enables Efficient Potassium-Ion Storage, Adv. Mater. 2021DOI: 10.1002/adma.202100272https://doi.org/10.1002/adma.202100272
7. AM：二維高熵過渡金屬二硫?qū)倩镉糜诙趸茧姶呋?/span>
高熵合金（HEAs）將多個(gè)主元素以近乎相等的比例結(jié)合在一起，形成巨大的組成空間，以實(shí)現(xiàn)具有一種或兩種主元素的合金所不具備的突出功能。近日，美國(guó)圣路易斯華盛頓大學(xué)Rohan Mishra，伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校Amin Salehi-Khojin報(bào)道了含四種/五種過渡金屬的二維高熵過渡金屬二硫?qū)倩铮═MDCs）合金的預(yù)測(cè)、合成和多尺度表征。1）研究人員對(duì)具有最高構(gòu)型熵的五元合金，(MoWVNbTa)S2的CO2轉(zhuǎn)化為CO的電催化性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，與可逆氫電極相比，(MoWVNbTa)S2合金在?0.8 V時(shí)的電流密度為0.51 A cm2，周轉(zhuǎn)頻率為58.3 s-1。2）第一性原理計(jì)算結(jié)果表明，(MoWVNbTa)S2出色的CO2電還原性能是由于多位點(diǎn)催化作用，其中原子尺度的無(wú)序通過促進(jìn)具有弱CO結(jié)合的孤立過渡金屬邊緣位點(diǎn)來(lái)優(yōu)化CO解吸的限速步驟。二維（2D）高熵TMDCs合金為設(shè)計(jì)用于許多電化學(xué)體系的優(yōu)良催化劑提供了材料平臺(tái)。John Cavin, et al, 2D High-Entropy Transition Metal Dichalcogenides for Carbon Dioxide Electrocatalysis, Adv. Mater. 2021DOI: 10.1002/adma.202100347https://doi.org/10.1002/adma.202100347
8. Nano Letters：界面電荷注入輔助的石墨相變
在眾多相變材料中，石墨可能是研究最多、最有趣的一種：菱形（3R）相和六方（2H）相顯示出截然不同的電子性質(zhì)。然而，迄今為止，促進(jìn)3R到2H相變的唯一方法是通過暴露在高溫（1000 °C以上）中，而這對(duì)于現(xiàn)代技術(shù)來(lái)說并不可行。近日，新加坡國(guó)立大學(xué)Kostya S. Novoselov，中科大朱彥武教授，國(guó)防科技大學(xué)Mengjian Zhu報(bào)道了用含α-Li3N的石墨在400 °C以下退火，實(shí)現(xiàn)了石墨中3R到2H的層序相變。1）通過分析α-Li3N含量和溫度對(duì)結(jié)構(gòu)演化的影響，強(qiáng)調(diào)了α-Li3N界面電荷注入石墨共軛π鍵的相變機(jī)理。此外，原位X射線衍射表明，α-Li3N存在下層間的解耦現(xiàn)象，層間距明顯增大。2）研究人員通過模擬進(jìn)一步提出了AB通過AA‘向AC層間滑移的路徑來(lái)解釋堆積有序相變，這表明在負(fù)電荷的情況下滑移勢(shì)壘較低，層間距較大。所提出的層間滑移模型潛在地提供了對(duì)不同相界面處的拓?fù)錉顟B(tài)的控制，使得該系統(tǒng)在未來(lái)的電子應(yīng)用中更具吸引力。Fei Pan, et al, Phase-Changing in Graphite Assisted by Interface Charge Injection, Nano Lett., 2021DOI：10.1021/acs.nanolett.1c01225https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c01225
9. AEM綜述：基于二維材料的異質(zhì)結(jié)構(gòu)用于可充電電池
二維（2D）材料具有可提供豐富的活性中心和改善電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是極有前途的可充電電池電極材料。然而，2D材料在電子導(dǎo)電性、可獲得的活性中心數(shù)量、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和量產(chǎn)能力等方面滿足高性能儲(chǔ)能器件的所有要求仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。基于2D材料的異質(zhì)結(jié)構(gòu)方面的研究為利用各個(gè)構(gòu)建塊之間的協(xié)同效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)改性和出色的性能提供了一種有效途徑。有鑒于此，澳大利亞悉尼科技大學(xué)汪國(guó)秀教授，Xin Guo對(duì)新興的基于2D材料的混維異質(zhì)結(jié)進(jìn)行了總結(jié)，重點(diǎn)綜述了它們?cè)诳沙潆婋姵兀ò▔A離子電池、多價(jià)離子電池和鋰硫電池）中的研究進(jìn)展。1）作者首先總結(jié)了制備異質(zhì)結(jié)的一般合成策略，包括共價(jià)鍵和范德華（vdW）作用連接的2D材料基異質(zhì)結(jié)。然后概述了兩類混維異質(zhì)結(jié)（即低維-2D和2D-2D異質(zhì)結(jié)）的研究進(jìn)展和局限性，并分析了改變組分以外的異質(zhì)結(jié)工程方法。2）作者最后根據(jù)2D材料基異質(zhì)結(jié)在可充電電池中的不同作用，總結(jié)了它們?cè)诙坞姵刂械膽?yīng)用。此外，作者還強(qiáng)調(diào)了相應(yīng)的先進(jìn)表征技術(shù)在揭示異質(zhì)結(jié)構(gòu)功能方面的應(yīng)用，并展望了其在實(shí)際應(yīng)用中的進(jìn)一步發(fā)展。Shijian Wang, et al, 2D Material-Based Heterostructures for Rechargeable Batteries, Adv. Energy Mater. 2021DOI: 10.1002/aenm.202100864https://doi.org/10.1002/aenm.202100864
10. AFM：一種制備具有梯度彎曲回彈性能的柔性氧化物陶瓷納米纖維的通用策略
由剛性元件如晶體或石墨化碳組裝而成的無(wú)機(jī)材料通常表現(xiàn)出脆性和硬度。然而，研究發(fā)現(xiàn)，TiO2陶瓷晶體納米纖維（NFs）和碳納米纖維都表現(xiàn)出了優(yōu)異的柔韌性，其中前者具有驚人的可打結(jié)性，后者則表現(xiàn)出優(yōu)異的彎曲回彈性能。近日，東華大學(xué)閆建華研究員，丁彬教授報(bào)道了開發(fā)了一種通過碳填充到TiO2 NFs中來(lái)合成彎曲回彈性能可調(diào)的柔性TiO2 NFs的一般策略。1）研究發(fā)現(xiàn)，純TiO2 NFs表現(xiàn)出出眾的柔韌性，令人驚訝地可伸展、彎曲，甚至可打結(jié)，而純碳NFs則表現(xiàn)出優(yōu)異的彎曲回彈性能。受這兩種不同力學(xué)性能的啟發(fā)，研究人員設(shè)計(jì)了一系列具有不同彎曲回彈性能的這兩種組分含量不同的復(fù)合材料NFs，并系統(tǒng)地研究了力學(xué)回彈與NF結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分析（DMTA）結(jié)果表明，納米TiO2顆粒的加入量越多，其彎曲應(yīng)力越小，彎曲應(yīng)力越小，彎曲回彈能力越弱。2）基于這些結(jié)果，研究人員提出了一種解釋無(wú)機(jī)非晶玻璃力學(xué)回彈的理論。TiO2納米顆粒與碳的非均相界面提供了應(yīng)力傳遞通道，部分應(yīng)力被石墨片層吸收，去除應(yīng)力后自動(dòng)釋放，使復(fù)合材料具有動(dòng)態(tài)彎曲回彈性能。此外，此外，原位動(dòng)態(tài)彎曲試驗(yàn)證實(shí)，單一復(fù)合材料NF在保持彎曲回彈的同時(shí)，具有良好的柔軟性。這一研究對(duì)于理解無(wú)機(jī)纖維的不同彎曲機(jī)理具有重要意義。Xiao Wang, et al, A General Strategy to Fabricate Flexible Oxide Ceramic Nanofibers with Gradient Bending-Resilience Properties, Adv. Funct. Mater. 2021DOI: 10.1002/adfm.202103989https://doi.org/10.1002/adfm.202103989
11. AFM: 通過水輔助策略原位嵌入合成高度穩(wěn)定的CsPbBr3/CsPb2Br5@PbBr(OH)納米微球
鈣鈦礦的水穩(wěn)定性差是阻礙其進(jìn)一步商業(yè)化的關(guān)鍵問題。中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所Jing Feng和Hongjie Zhang等人報(bào)道了一種通過水輔助工藝制造的CsPbBr3/CsPb2Br5@PbBr(OH) (PQDs@PbBr(OH)) 納米微球，并具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和出色的光致發(fā)光量子產(chǎn)率（PLQY，≈98%）。1）PQDs@PbBr(OH)當(dāng)浸入水中超過18個(gè)月時(shí)，納米微球可以保持優(yōu)異的光致發(fā)光 (PL) 強(qiáng)度和高 PLQY (≈90%)。通過改變反應(yīng)混合物中的水含量，納米/微球的相、粒徑和 PL 峰將發(fā)生變化。2）與無(wú)水合成的CsPbBr3/Cs4PbBr6納米晶體相比，PQDs@PbBr(OH)納米微球表現(xiàn)出更好的熱穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性和優(yōu)異的水中穩(wěn)定性。根據(jù)第一性原理計(jì)算，PbBr(OH)在水中具有高分解焓，可以有效防止水與嵌入其中的PQDs接觸，從而增強(qiáng)了穩(wěn)定性。3）此外，通過在 460 nm 藍(lán)色芯片上混合發(fā)綠光的 PQDs@PbBr(OH) 粉末和 K2SiF6:Mn4+ (KSF) 紅色熒光粉制備白色發(fā)光二極管，該器件具有 101.27 lm W-1 的高發(fā)光效率。這項(xiàng)工作不僅為超穩(wěn)鈣鈦礦的簡(jiǎn)便制備提供了可靠的方法，而且在未來(lái)的實(shí)際應(yīng)用中具有巨大的潛力。Du, K. M., et al, In Situ Embedding Synthesis of Highly Stable CsPbBr3/CsPb2Br5@PbBr(OH) Nano/Microspheres through Water Assisted Strategy. Adv. Funct. Mater. 2021, 2103275.https://doi.org/10.1002/adfm.202103275
12. ACS Nano：相兼容的NiFe2O4涂層用于調(diào)節(jié)富鋰層狀氧化物中的氧化還原反應(yīng)
富鋰層狀氧化物在提供過渡金屬陽(yáng)離子氧化還原和可逆氧-陰離子氧化還原的同時(shí)，為鋰離子電池提供了可觀的容量，因而引起了人們的廣泛關(guān)注。然而，不受調(diào)控的不可逆氧-陰離子氧化還原會(huì)導(dǎo)致電壓衰減和析氧等關(guān)鍵問題。近日，澳大利亞伍倫貢大學(xué)郭再萍教授，廣西師范大學(xué)王紅強(qiáng)教授，黃岡師范學(xué)院胡思江副教授報(bào)道了一種可行的NiFe2O4（NFO）表面包覆策略，將表面氧的非鍵配位轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘?氧去配位。1）研究發(fā)現(xiàn)，表面單形M?O（M=MO6八面體中的Ni、Co、Mn）和N?O（NO6八面體中的Ni，F(xiàn)e）鍵被重構(gòu)為M?O?N鍵。通過operando技術(shù)和非原位技術(shù)的表征結(jié)果，研究人員發(fā)現(xiàn)這種異質(zhì)界面在電化學(xué)循環(huán)過程中捕獲了表面晶格氧，并抑制了富鋰層狀氧化物中的陽(yáng)離子遷移。因此，表面晶格氧行為得到了顯著的保持。更有趣的是，研究人員直接觀察到表面氧氧化還原與陽(yáng)離子遷移的解耦。此外，NFO涂層抑制了電解質(zhì)分解產(chǎn)生HF，從而減少了Mn的溶解。2）與純富鋰層狀氧化物相比，這種具有NFO涂層的富鋰層狀氧化物獲得了更高的循環(huán)穩(wěn)定性（200次循環(huán)后1 C下達(dá)到了91.8%）和更高的倍率性能（1C下的容量為109.4 mg?1）。研究工作為利用氧的氧化還原化學(xué)設(shè)計(jì)電極材料提供了一種有效途徑。Jiming Peng et al, Phase Compatible NiFe2O4 Coating Tunes Oxygen Redox in Li-Rich Layered Oxide, ACS Nano, 2021DOI: 10.1021/acsnano.1c02023https://doi.org/10.1021/acsnano.1c02023
