1. AM綜述：層狀材料衍生的納米點(diǎn)：合成及其應(yīng)用
層狀二維（2D）材料，如石墨烯、過(guò)渡金屬二硫?qū)倩铩⑦^(guò)渡金屬氧化物、黑磷、石墨化碳氮化物、六方氮化硼和MXenes等，由于其獨(dú)特的性質(zhì)以及在電子、催化、儲(chǔ)能、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，在過(guò)去的幾十年里引起了人們的廣泛關(guān)注。進(jìn)一步將層狀2D材料的橫向尺寸減小到10 nm以下，可以制備出一類(lèi)新的納米結(jié)構(gòu)，即由層狀材料衍生的納米點(diǎn)。其不僅可以表現(xiàn)出納米點(diǎn)由于超小尺寸的尺寸限制而具有的耐人尋味的性質(zhì)，而且還可以繼承超薄層狀2D材料的一些獨(dú)特的性質(zhì)，使其在生物醫(yī)學(xué)和催化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。近日，香港城市大學(xué)張華教授，Chaoliang Tan綜述了層狀材料衍生的納米點(diǎn)的研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了石墨烯以外的層狀材料衍生納米點(diǎn)的研究進(jìn)展。1）作者首先總結(jié)了由層狀材料衍生的納米點(diǎn)的材料種類(lèi)和優(yōu)點(diǎn)。重點(diǎn)總結(jié)了基于層狀材料衍生的納米點(diǎn)的相工程，作為納米材料（PEN）相工程應(yīng)用的一個(gè)例子。然后總結(jié)了制備這些納米點(diǎn)的各種合成方法（自上而下（聲學(xué)輔助法、離子插層輔助方法、高溫溶劑破碎法、外照射法和其他方法）和自下而上）。2）作者總結(jié)了這些納米點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)、傳感器、催化、儲(chǔ)能和電子/光電器件等方面的巨大應(yīng)用潛力。3）作者最后對(duì)層狀材料衍生的納米點(diǎn)研究仍面臨的挑戰(zhàn)和未來(lái)的研究方向提出了一些個(gè)人見(jiàn)解。Wei Zhai, et al, Nanodots Derived from Layered Materials: Synthesis and Applications, Adv. Mater. 2021DOI: 10.1002/adma.202006661https://doi.org/10.1002/adma.202006661
2. AM綜述：全面理解蓬勃發(fā)展的常壓電化學(xué)氮還原反應(yīng)
將N2和H2O結(jié)合生成氨的電化學(xué)方法（即電化學(xué)氮還原反應(yīng)[E-NRR]）既環(huán)保又適合逐步分布的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，因此一直受到人們的廣泛關(guān)注。盡管人們已經(jīng)對(duì)E-NRR進(jìn)行了大量研究，這一領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展仍面臨瓶頸。一方面，人們對(duì)E-NRR催化劑進(jìn)行了廣泛的探索和反復(fù)的評(píng)估，但仍然沒(méi)有一種用于E-NRR的主流催化劑。另一方面，目前對(duì)所合成的氨（微克級(jí)）的定性和定量測(cè)定幾乎是一個(gè)不可逾越的障礙，這阻礙了人們對(duì)真實(shí)活性和污染的區(qū)別。近日，云南大學(xué)胡廣志研究員，清華大學(xué)王海輝教授，武漢大學(xué)張海波副教授全面概述了E-NRR的研究現(xiàn)狀，為合理開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)用于E-NRR催化劑，正確完成E-NRR操作提供指導(dǎo)。1）作者首先簡(jiǎn)要概述了N2的本征特性、E-NRR反應(yīng)機(jī)理和E-NRR體系的活性度量，并詳細(xì)總結(jié)了人們關(guān)于N2電化學(xué)還原反應(yīng)(包括高溫下的N2還原反應(yīng))的開(kāi)創(chuàng)性工作，以展示E-NRR的發(fā)展過(guò)程。2）作者接下來(lái)總結(jié)了在環(huán)境條件下促進(jìn)E-NRR的金屬基催化劑和非金屬基催化劑的研究現(xiàn)狀，并提出了一些提高其效率的建議。此外，還總結(jié)了E-NRR的實(shí)際運(yùn)行情況，并指出了不同運(yùn)行流程所面臨的挑戰(zhàn)。3）作者最后總結(jié)了目前E-NRR發(fā)展的瓶頸，并提出了個(gè)人見(jiàn)解：i）根據(jù)已報(bào)道的實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果對(duì)E-NRR催化劑的合理設(shè)計(jì)提出建議；ii）用于E-NRR操作流程的合適催化劑的表征及標(biāo)準(zhǔn)化建議；iii）對(duì)優(yōu)化E-NRR電化學(xué)體系的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)；iv）E-NRR的未來(lái)前景。Xue Zhao, et al, Comprehensive Understanding of the Thriving Ambient Electrochemical Nitrogen Reduction Reaction, Adv. Mater. 2021DOI: 10.1002/adma.202007650https://doi.org/10.1002/adma.202007650
3. AM: 調(diào)節(jié)拓?fù)渚w絕緣體鉍菱形十二面體表面狀態(tài)的晶面工程，用于高能效電化學(xué) CO2 還原
鉍 (Bi) 是一種拓?fù)渚w絕緣體 (TCI)，它具有受特定晶體對(duì)稱(chēng)性保護(hù)的無(wú)間隙拓?fù)浔砻鎽B(tài) (TSS)，該對(duì)稱(chēng)性強(qiáng)烈依賴(lài)于晶面。 Bi 也是一種很有前途的用于甲酸鹽生產(chǎn)的電化學(xué) CO2 還原反應(yīng) (ECO2RR) 電催化劑。有鑒于此，中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所柴國(guó)良研究員等人，開(kāi)發(fā)了暴露于 (104) 和 (110) 面的單晶 Bi 菱形十二面體 (RDs)催化劑。1）Bi RDs 在 9.8 ~ 290.1 mA cm-2 的寬電流密度范圍內(nèi)表現(xiàn)出非常低的過(guò)電位和對(duì)甲酸酯生產(chǎn)的高選擇性（法拉第效率 >92.2%），從而實(shí)現(xiàn)了ECO2RR非常高的全電池能量效率（69.5%）。2）過(guò)電位顯著降低的原因是*OCHO中間體在(110)和(104)表面上的吸附增強(qiáng)，與最穩(wěn)定的(012)表面相比，其吸附自由能降低。3）甲酸酯的高選擇性可歸因于TSSs和在Bi RDs上的細(xì)小表面態(tài)在體間隙中打開(kāi)了小間隙，這增強(qiáng)和穩(wěn)定了優(yōu)先吸附的*OCHO。較弱的表面結(jié)合使得*OCHO在Bi(012)表面的吸附不穩(wěn)定，不利于*H的競(jìng)爭(zhēng)吸附。總之，該工作描述了Bi RDs在高速率甲酸酯生產(chǎn)和間歇性可再生電力高效儲(chǔ)能方面的應(yīng)用前景。優(yōu)化 TCI 的幾何形狀也被提出作為調(diào)整拓?fù)浯呋瘎?TSS 的有效策略。Huan Xie, et al. Facet Engineering to Regulate Surface States of Topological Crystalline Insulator Bismuth Rhombic Dodecahedrons for Highly Energy Efficient Electrochemical CO2 Reduction. Advanced Materials, 2021.DOI: 10.1002/adma.202008373https://doi.org/10.1002/adma.202008373
4. AM：一種具有超高水穩(wěn)定性和離子導(dǎo)電性的氣相合成的硫化物電解質(zhì)助力出色的全固態(tài)電池
硫化物固體電解質(zhì)（SEs）具有優(yōu)異的離子導(dǎo)電性和優(yōu)異的延展性，被認(rèn)為是最有前途的全固態(tài)電池候選材料之一。然而，硫化物的較差的空氣穩(wěn)定性、合成工藝復(fù)雜、收率低、生產(chǎn)成本高等問(wèn)題阻礙了其大規(guī)模應(yīng)用。近日，中科院物理研究所吳凡研究員報(bào)道了首次提出了一種無(wú)需在手套箱下合成的具有優(yōu)異空氣穩(wěn)定性和電化學(xué)性能的硫化物SE。1）迄今為止，大多數(shù)硫化物的合成都是采用固/液相合成法，存在以下三大缺點(diǎn)：i）整個(gè)合成過(guò)程過(guò)于依賴(lài)手套箱；ii）多步反應(yīng)復(fù)雜，產(chǎn)率低，時(shí)效性差；iii）硫化物原料如Li2S，SiS2，GeS2等價(jià)格昂貴。而與傳統(tǒng)方法形成鮮明對(duì)比的是，所開(kāi)發(fā)的一步氣相法使用低成本、空氣穩(wěn)定的氧化物（如Li2CO3、SnO2、Sb2O5、Bi2O3等），以CS2為硫化劑，將氧化物硫化成硫化物。整個(gè)合成過(guò)程從原料到最終產(chǎn)品只需一步，空氣穩(wěn)定，與傳統(tǒng)的繁瑣的手套箱中硫化物多步合成有明顯不同，提高了收率和工效，并降低了成本。2）雖然Li4SnS4的離子電導(dǎo)率有所下降，但通過(guò)調(diào)節(jié)摻雜元素的種類(lèi)、濃度和濃度，可以將其提高到2.45 mS cm?1（體離子電導(dǎo)率），這是目前所報(bào)道的濕空氣穩(wěn)定的鋰離子硫化物中最高的室溫離子電導(dǎo)率。更重要的是，Li3.875Sn0.875As0.125S4在濕空氣甚至水中暴露后，通過(guò)在相對(duì)較低的溫度下進(jìn)行后續(xù)熱處理，恢復(fù)了2.34 mScm?1的超高室溫離子電導(dǎo)率，這使得基于Li3.875Sn0.875As0.125S4 ASSBs在所有已報(bào)道的硫化物ASSBs中具有最高的可逆容量（188.4 mAh g?1）和最長(zhǎng)的循環(huán)壽命（210次循環(huán)）。這項(xiàng)工作為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)從硫化物SEs的合成到ASSB的制備全空氣過(guò)程，并最終利用一步氣相合成法將硫化物SEs大規(guī)模應(yīng)用于ASSB奠定了基礎(chǔ)。Pushun Lu, et al, Superior All-Solid-State Batteries Enabled by a Gas-Phase-Synthesized Sulfide Electrolyte with Ultrahigh Moisture Stability and Ionic Conductivity, Adv. Mater. 2021DOI: 10.1002/adma.202100921https://doi.org/10.1002/adma.202100921
5. AM：亞穩(wěn)態(tài)MoS2的本征電子局域化促進(jìn)電催化氮還原制氨
在常壓常溫可持續(xù)合成氨中，高效電催化劑對(duì)氮還原反應(yīng)（NRR）的發(fā)展至關(guān)重要。而控制電催化劑的電子構(gòu)型對(duì)于在NRR中通過(guò)調(diào)節(jié)中心的活性電子態(tài)以形成金屬-氮（M-N）鍵尤為重要。近日，中科院上硅所黃富強(qiáng)研究員，王家成研究員，中科院寧波材料所Minghui Yang報(bào)道了與沒(méi)有金屬鏈的穩(wěn)定2H MoS2形成鮮明對(duì)比的是，Mo-Mo鍵合在MoS2塊體的亞穩(wěn)態(tài)晶型（1T‘相中的鋸齒鏈和1T“’相中的菱形鏈）中可以顯著提高金屬鏈周?chē)谋菊麟娮泳钟蚧潭取＿@可以促進(jìn)從吸附的氮分子到金屬鏈的電荷轉(zhuǎn)移，從而提高NRR動(dòng)力學(xué)。1）電化學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，富含Mo-Mo鍵的亞穩(wěn)態(tài)1T“’MoS2的NH3產(chǎn)率和法拉第效率分別是2H MoS2的9倍和12倍。2）理論計(jì)算結(jié)果表明，Mo-Mo鏈和Mo位周?chē)^高的局域電子密度可以促進(jìn)π反饋（π back-donation），這有利于增加氮的吸附，增強(qiáng)M-N鍵，降低三重N≡N鍵的解離勢(shì)壘。作為MoS2在NRR中的基礎(chǔ)研究，這項(xiàng)研究為未來(lái)高活性電催化劑的設(shè)計(jì)和制備提供了一個(gè)很有前途的策略。Gaoxin Lin, et al, Intrinsic Electron Localization of Metastable MoS2 Boosts Electrocatalytic Nitrogen Reduction to Ammonia, Adv. Mater. 2021DOI: 10.1002/adma.202007509https://doi.org/10.1002/adma.202007509
6. AM：多功能共軛配體工程用于穩(wěn)定高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池
表面鈍化是提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池 (PSC) 效率和穩(wěn)定性的有效方法。然而，大多數(shù)鈍化策略面臨的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是減少界面電荷復(fù)合而不對(duì)電荷提取施加能壘。普渡大學(xué)Letian Dou和Jianguo Mei等人在吸光層鈣鈦礦薄膜和空穴傳輸層之間引入了一種新型多功能半導(dǎo)體有機(jī)銨陽(yáng)離子界面改性劑。1）結(jié)果表明，共軛陽(yáng)離子可以直接有效地從鈣鈦礦中提取空穴，同時(shí)減少界面非輻射復(fù)合。結(jié)合改進(jìn)的能級(jí)對(duì)齊和器件中穩(wěn)定的界面，基于三陽(yáng)離子混合鹵化物的PSC的光電轉(zhuǎn)換效率從19.94%提高到了22.06%，并抑制了離子遷移和鹵化物相分離，從而提高了器件的長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定性。該策略為PSC的界面工程提供了一種新的實(shí)用方法。Ma, K., et al, Multifunctional Conjugated Ligand Engineering for Stable and Efficient Perovskite Solar Cells. Adv. Mater. 2021, 2100791.DOI：10.1002/adma.202100791https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202100791
7. EES：冷凍電鏡揭示石墨上的SEI添加劑穩(wěn)定性
由于固體電解質(zhì)界面（SEI）對(duì)電子束和環(huán)境因素如濕氣和氧氣比較敏感，揭示其原子結(jié)構(gòu)具有一定的挑戰(zhàn)性。近日，南方科技大學(xué)谷猛教授，鄧永紅副教授，美國(guó)麻省理工學(xué)院李巨教授報(bào)道了利用超低劑量和像差校正的冷凍電鏡（cryo-TEM）系統(tǒng)地研究了石墨上的SEI，使用了碳酸丙烯酯C4H6O3（PC）電解質(zhì)、碳酸乙烯酯-碳酸二乙酯（EC-DEC）電解質(zhì)和含有添加劑的EC-DEC，例如1 wt% 碳酸亞乙烯酯（VC）、1 wt% 磷酸三苯酯(C6H5)3PO4 (TPP)、1 wt% 硫酸乙烯酯C2H4O4S (DTD)或10 wt% 單氟碳酸乙烯酯C3H3FO3 (FEC)，揭示了脆性SEI的原子結(jié)構(gòu)和相分布。1）研究人員在具有6 h形成方案（形成過(guò)程I）的PC、EC電解質(zhì)中觀察到石墨層的剝落，這會(huì)降低石墨負(fù)極的表面不穩(wěn)定并使SEI變厚，降低電池的循環(huán)壽命和容量。剝落的石墨層形成電子隧道網(wǎng)絡(luò)，這導(dǎo)致不穩(wěn)定的SEI生長(zhǎng)以及可循環(huán)鋰庫(kù)存的耗盡。2）添加劑可以?xún)?yōu)先分解以形成Li2SO4、Li3PO4納米晶體的致密無(wú)機(jī)層，Li2O/LiF修飾的無(wú)定形聚合物復(fù)合層，穩(wěn)定的VC還原的聚合物層，以防止修飾的陽(yáng)離子Li+(EC)x（x＞1）和電子隧穿滲透，從而防止石墨剝落和SEI增厚，延長(zhǎng)電池的循環(huán)壽命。實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果顯示，添加劑分解改性的SEIs穩(wěn)定在小于70 nm的厚度，同時(shí)，沒(méi)有明顯的石墨剝落。相比之下，較慢的形成過(guò)程ⅱ可以在沒(méi)有任何添加劑的情況下很大程度上抑制EC-DEC中的石墨剝落，保護(hù)石墨陽(yáng)極。3）相比之下，較慢的形成過(guò)程II可以在沒(méi)有任何添加劑的情況下很大程度上抑制EC-DEC中的石墨剝落，保護(hù)石墨負(fù)極。4）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，SEI成分的化學(xué)成分及其在SEI中的排列方式?jīng)Q定了SEI的功效。此外，研究揭示了由VC（聚合物占主導(dǎo)地位的SEI）、TPP (Li3PO4)、DTD (Li2SO4)和FEC (LiF/Li2O)組成的多種“結(jié)構(gòu)解決方案”，可以保護(hù)液體電解質(zhì)和石墨。因此，使用cryo-TEM和cryo-EELS對(duì)SEI進(jìn)行清晰的結(jié)構(gòu)相分析，可為新添加劑和電解液設(shè)計(jì)提供有價(jià)值的信息，并優(yōu)化形成方案，以降低電池制造成本和運(yùn)營(yíng)支出，從而提高電池的競(jìng)爭(zhēng)力和環(huán)境效益。Bing Han, et al, Additive Stabilization of SEI on Graphite Observed Using Cryo-Electron Microscopy, Energy Environ. Sci., 2021https://doi.org/10.1039/D1EE01678D
8. EES：一種穩(wěn)定的氫氧化物介導(dǎo)的鎳基電催化劑用于堿性介質(zhì)中高電流密度析氫
電化學(xué)水分解用于大規(guī)模綠色生產(chǎn)氫氣是一種極有前途的技術(shù)，可以解決由于化石燃料的廣泛使用而帶來(lái)的關(guān)鍵能源挑戰(zhàn)。盡管非貴金屬鎳基催化劑在低電流密度下工作良好，但在高電流密度下需要大的過(guò)電位，這阻礙了它們?cè)趯?shí)際工業(yè)中的廣泛應(yīng)用。近日，清華大學(xué)深圳國(guó)際研究生院劉碧錄副教授，中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院Shuo Zhang報(bào)道了一種由FeOx修飾的氫氧化物介導(dǎo)的Ni4Mo納米顆粒組成的Ni基催化劑，并錨定在MoO2納米片（h-NiMoFe）上，在高電流密度下顯示出對(duì)堿性HER的優(yōu)異性能。1）結(jié)合X射線吸收光譜(XAS)和X射線光電子光譜(XPS)的結(jié)果表明，Ni位點(diǎn)的電荷再分布是由Mo和表面Fe引起的，這在高電流密度下穩(wěn)定了表面氫氧化鎳，并有利于水分解步驟。此外，利用原位XAS、準(zhǔn)原位XPS和密度泛函理論（DFT）計(jì)算揭示了Fe在HER活性中的重要作用。2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，h-NiMoFe催化劑對(duì)高電流密度的HER表現(xiàn)出良好的電催化性能，Tafel斜率為30.7 mV dec-1，500 mA cm?2下的過(guò)電位僅為74 mV，特別是在97 mV下的電流密度高達(dá)1000 mA cm?2。此外，這種催化劑的價(jià)格在75-292 US$ m?2之間。3）將h-NiMoFe催化劑用于整體水分解，結(jié)果顯示，在1.56 V下可提供500 mA cm?2的電流，并在40 h內(nèi)保持穩(wěn)定，具有一定的實(shí)際應(yīng)用潛力。這項(xiàng)工作有望用于指導(dǎo)通過(guò)電荷工程策略在高電流密度下工作良好的電催化劑的合理設(shè)計(jì)。Yuting Luo, et al, Stabilized Hydroxide-Mediated Nickel-Based Electrocatalysts for High-Current-Density Hydrogen Evolution in Alkaline Media, Energy Environ. Sci., 2021https://doi.org/10.1039/D1EE01487K
9. EES：邁向高面容量的水系鋅錳電池：氧化還原介體促進(jìn)MnO2溶解
基于Mn2+/MnO2(S)沉積溶解反應(yīng)的水系錳（Mn）電池因其低成本、高電壓和高安全性而備受關(guān)注。然而，由于MnO2的不完全溶解和厚MnO2層機(jī)械裂紋的剝落，阻礙了MnO2在高面容量（>2.0 mAh cm-2）下的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。近日，香港中文大學(xué)盧怡君教授報(bào)道了提出了一種介體策略，以促進(jìn)MnO2的溶解，并從剝離的MnO2中恢復(fù)“失去的”容量，從而提高在高面積容量下的循環(huán)穩(wěn)定性。1）KI不僅可以氧化沉積在碳電極上的MnO2，而且還氧化了電解液中的“死”MnO2（包括電阻性MnO2或剝離的MnO2）。研究人員利用紫外-可見(jiàn)光譜驗(yàn)證了介體策略的工作機(jī)理。碘（I-）介體可將固體MnO2化學(xué)還原成Mn2+，氧化成三碘（I3-），然后在循環(huán)電極上被還原為I-，完成一個(gè)中介循環(huán)。此外，利用SEM、XRD和電化學(xué)表征證實(shí)了介體效應(yīng)。2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，含碘介體的鋅錳（Zn-Mn）固定式電池在2.5 mAh cm-2下，可以穩(wěn)定循環(huán)400次。而Zn-Mn氧化還原液流電池可以在15 mAh cm-2下循環(huán)225次，50 mAh cm-2下循環(huán)50次，這是目前所有開(kāi)發(fā)的鋅錳電池中表現(xiàn)出最高的循環(huán)面容量和可逆穩(wěn)定性。這項(xiàng)結(jié)果表明，利用簡(jiǎn)易的介體策略可以激發(fā)具有沉積-溶解反應(yīng)機(jī)理的高面容量的錳基電池，并表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，該策略也可應(yīng)用于其他錳基電池和其他沉積型電池，用于實(shí)際大容量應(yīng)用。J. Lei, Y. Yao, Z. Wang and Y. Lu, Energy Environ. Sci., 2021, Towards high-areal-capacity aqueous zinc-manganese batteries: promoting MnO2 dissolution by redox mediatorshttps://doi.org/10.1039/D1EE01120K
10. EES：碳納米片中單原子Mn注入對(duì)高性能鈉離子混合電容器的重要貢獻(xiàn)
鈉離子混合電容器（SIHCs）綜合了鈉離子電池和電化學(xué)電容器的優(yōu)點(diǎn)，在大規(guī)模儲(chǔ)能方面有著廣闊的應(yīng)用前景，然而，電池型負(fù)極和電容型正極之間的動(dòng)力學(xué)和容量不匹配仍然是該技術(shù)的致命弱點(diǎn)。近日，中科院福建物構(gòu)所溫珍海研究員報(bào)道了將在N，F(xiàn)共摻雜的超薄多孔碳納米片中注入Mn單原子的納米雜化材料（MnSAs/NF-CNs）作為SiHCs的負(fù)極和正極。1）研究人員通過(guò)一鍋法將醋酸錳、三聚氰胺和聚四氟乙烯（PTFE）的前體均勻混合，然后在Ar氣氛中煅燒制備出MnSAs/NF-CNs。其中，三聚氰胺和PTFE不僅可以作為N，F(xiàn)雜原子的來(lái)源，還可以形成多孔的納米片狀骨架來(lái)實(shí)現(xiàn)孤立的Mn原子。此外，研究人員還分別合成了N和F共摻雜的多孔碳納米片（NF-C）和N摻雜的多孔碳納米片（N-C）作為參比樣品。2）系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究和理論計(jì)算相結(jié)合的結(jié)果表明，N配位的Mn原子（Mn-N4）不僅可以作為Na+的可逆儲(chǔ)存位點(diǎn)，降低了勢(shì)壘，而且還可以提高贗電容量，從而對(duì)加速負(fù)極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和提高正極容量具有很大的貢獻(xiàn)。3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，具有JANUS特點(diǎn)的MnSA/NF-CNs使得SIHCs具有驚人的高能量/功率密度（最大197 Wh kg-1/9350 W kg-1）和超過(guò)10000次的超長(zhǎng)循環(huán)壽命。X. Hu, G. Wang, J. Li, J. Huang, Y. Liu, G. zhong, J. Yuan, H. Zhan and Z. Wen, Energy Environ. Sci., 2021https://doi.org/10.1039/D1EE00370D
11. Nano Energy：膠體MOFs衍生的蛋黃殼微籠的自組裝作為柔性空氣正極用于可充電鋅空氣電池
在柔性鋅空氣電池（ZABs）的開(kāi)發(fā)中，合理設(shè)計(jì)具有良好的氧雙功能和耐久性的金屬有機(jī)骨架（MOFs）衍生結(jié)構(gòu)仍然是一項(xiàng)具有重要意義而又極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。近日，吉林師范大學(xué)Ming Feng，加拿大滑鐵盧大學(xué)陳忠偉教授報(bào)道了采用自組裝技術(shù)，在碳布（CC）上設(shè)計(jì)并制作了一種獨(dú)特的Co-Nx-C修飾的蛋黃微籠（Co-Nx-YSC）。1）該過(guò)程包括兩個(gè)步驟：i）合成含有陽(yáng)離子修飾的MOF納米晶的膠體溶液；ii）通過(guò)靜電吸引將陽(yáng)離子改性的膠體MOF自組裝到帶負(fù)電的碳基襯底表面。這種方法可以預(yù)先合成具有可調(diào)節(jié)構(gòu)型的MOF納米晶體，避免了在襯底上直接生長(zhǎng)MOF的諸多困難。2）研究人員分別在碳基襯底（碳布和碳紙）表面成功組裝了十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）功能化的膠體Co-ZIF-67、Fe-普魯士藍(lán)（PB）、Zn-ZIF-8和Zr-UIO-66。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步選擇Co-ZIF-67/CC作為柔性ZABs空氣電極的前驅(qū)體。3）通過(guò)煅燒將Co-ZIF-67微立方體轉(zhuǎn)化為具有Co-Nx-C修飾的蛋黃殼中空碳納米管微籠（Co-Nx-YSC）。改變煅燒溫度，研究人員進(jìn)一步優(yōu)化了Co-Nx-YSC/CC的電催化活性，600 °C處理的Co-Nx-YSC-600/CC表現(xiàn)出最佳的電化學(xué)性能（10 mA cm-2的電流密度下，循環(huán)400次）。此外，以Co-NX-YSC/CC為空氣陰極制備的柔性ZABs在不同的彎曲條件下具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性、雙功能性和柔韌性。Zhaoqiang Li, et al, Self-assembly of Colloidal MOFs Derived Yolk-Shelled Microcages as Flexible Air Cathode for Rechargeable Zn-Air Batteries, Nano Energy, (2021)DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106314https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106314
12. Nano Energy：具有界面極化效應(yīng)的陶瓷-纖維素隔膜調(diào)節(jié)鋅沉積助力耐用的鋅負(fù)極
目前用來(lái)抑制鋅枝晶的電極和電解質(zhì)優(yōu)化策略，由于其復(fù)雜的制造工藝和高成本，對(duì)于水系鋅離子電池（ZIBs）的開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)仍然具有一定挑戰(zhàn)性。近日，為穩(wěn)定鋅負(fù)極，華中科技大學(xué)黃云輝教授，泰國(guó)朱拉隆功大學(xué)Jiaqian Qin，燕山大學(xué)Xinyu Zhang報(bào)道了開(kāi)發(fā)了一種制作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的纖維素納米纖維- ZrO2復(fù)合隔膜(ZC)。1）ZC隔膜具有良好的離子導(dǎo)電性（4.59 mS cm-1）和較高的Zn2+遷移數(shù)（0.69），高介電常數(shù)（ε=25）的ZrO2粒子通過(guò)Maxwell-Wagner極化效應(yīng)提供定向電場(chǎng)，調(diào)節(jié)均勻的鋅沉積，加速Zn2+離子擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)，排斥陰離子，從而穩(wěn)定鋅負(fù)極，抑制鈍化反應(yīng)。2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ZC隔膜使得鋅負(fù)極具有無(wú)枝晶電鍍/剝離行為、高庫(kù)侖效率（99.5%）和優(yōu)異的循環(huán)性能（在0.5 mA cm-2下循環(huán)2000 h）。此外，該復(fù)合隔膜還可以推廣到其他絕緣陶瓷，甚至是任意組合。同時(shí)，ZC隔膜還可以顯著提高組裝后的Zn||ZnSO4||MnO2/石墨紐扣和石墨軟包電池的倍率性能和循環(huán)性能，同時(shí)還具有顯著的柔性和集成性。這種陶瓷-纖維素隔膜為構(gòu)建先進(jìn)的鋅負(fù)極用于大規(guī)模儲(chǔ)能提供了一種有吸引力的策略。Jin Cao, et al, Modulating Zn deposition via ceramic-cellulose separator with interfacial polarization effect for durable zinc anode, Nano Energy, (2021)DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106322https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106322
