1. Sci. Adv.：汞齊化種子生長(zhǎng)用于合成尺寸和成分可控的金屬間化合物納米晶
金屬間化合物（IMC）納米晶（NCs）是一大類新興材料，在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，目前還缺乏一種通用的IMC NCs的合成方法。近日，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Maksym Yarema報(bào)道了一種基于受控地將低熔點(diǎn)金屬融合成單金屬種子來(lái)獲得IMC NCs的通用合成策略。1）種子生長(zhǎng)法是在膠體合成過(guò)程中將不同還原電位的金屬結(jié)合到NCs中的一種極有效方法。汞齊化反應(yīng)是指通過(guò)互溶將一種金屬與另一種低熔點(diǎn)金屬合金化的過(guò)程，可以追溯到幾千年前牙科汞合金的使用和從礦石中提取貴金屬的過(guò)程。將種子輔助膠體合成與可控的納米級(jí)汞齊化相結(jié)合，可以獲得一大類單分散的IMC NCs。2）這種汞齊化種子生長(zhǎng)合成具有通用性。首先，可以將不同的金屬晶種（Au、Ag、Cu、Pd、Ni）與Ga進(jìn)行復(fù)合，從而得到高質(zhì)量的IMC NCs（Au-Ga、Ag-Ga、Cu-Ga、Ni-Ga和Pd-Ga）。其次，除了Ga之外，還可以使用其他低熔點(diǎn)金屬（In和Zn）（Pd-In和Pd-Zn）。3）研究發(fā)現(xiàn)，初始金屬納米種子的尺寸和尺寸分散特性在融合后保持不變，從而可以合成尺寸均勻（尺寸偏差最小為5.4%）和尺寸可調(diào)的金屬間膠體（例如14.0 nm、7.6 nm和3.8 nm AuGa2）。同時(shí)，通過(guò)改變混合金屬前驅(qū)體的加入量，可以簡(jiǎn)單地控制雙金屬NCs的組成（例如AuGa2、AuGa、Au7Ga2和Ga摻雜的Au）。這項(xiàng)研究為獲得一系列尺寸和成分可控的IMC NCs提供了一種通用的合成策略。Jasper Clarysse, et al, Size- and composition-controlled intermetallic nanocrystals via amalgamation seeded growth, Sci. Adv., 2021DOI: 10.1126/sciadv.abg1934http://advances.sciencemag.org/content/7/31/eabg1934
2. Nature Commun.：互補(bǔ)電荷轉(zhuǎn)移用于高效堅(jiān)固的無(wú)貴金屬雙功能水電解催化劑
傳統(tǒng)的多相催化劑電解水的工作原理主要集中在異質(zhì)結(jié)構(gòu)內(nèi)的單向電荷轉(zhuǎn)移。近日，韓國(guó)蔚山科學(xué)技術(shù)院Hyesung Park，東國(guó)大學(xué)Young-Kyu Han報(bào)道了開發(fā)了一種鈣鈦礦型氧化物（La0.5Sr0.5CoO3-δ，LSC）和鉀離子鍵合二硒化鉬（K-MoSe2）異質(zhì)結(jié)構(gòu)催化劑，作為整體水電解的雙功能催化劑。本文要點(diǎn)：
1）研究發(fā)現(xiàn)，在鉀金屬插層過(guò)程中，半導(dǎo)體2H相MoSe2通過(guò)鉀原子的電荷轉(zhuǎn)移溫和地轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘?T-MoSe2。先前的研究表明，由鈣鈦礦型氧化物和過(guò)渡金屬二硫?qū)倩铮═MDs）組成的異質(zhì)結(jié)水電解催化劑結(jié)構(gòu)具有單向電荷轉(zhuǎn)移的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)TMDs中的原位局部相變。不同的是，本研究開發(fā)的LSC/K-MoSe2體系表現(xiàn)出多向電荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，包括從K到MoSe2和從LSC到MoSe2的雙向電荷轉(zhuǎn)移，從而顯著改善了水的電解性能和運(yùn)行穩(wěn)定性。2）當(dāng)K-MoSe2與LSC形成異質(zhì)結(jié)時(shí)，通過(guò)LSC與鉀原子的互補(bǔ)電荷轉(zhuǎn)移，使MoSe2的金屬相純度顯著提高到90%以上。優(yōu)化后的LSC/K-MoSe2催化劑與LSC或K-MoSe2催化劑相比，由于MoSe2電導(dǎo)率的提高和LSC對(duì)氧的中間吸附的改善，HER和OER性能得到顯著提高。3）在1 M KOH中，LSC/K-MoSe2催化劑的OER催化活性優(yōu)于貴金屬IrO2催化劑。LSC/K-MoSe2||LSC/K-MoSe2對(duì)的整體水電解性能（如過(guò)電位和塔菲爾斜率）和能效均超過(guò)最先進(jìn)的Pt/C||IrO2對(duì)。此外，在100 mA cm?2的大電流密度下，催化劑用于整體水電解時(shí)具有良好的穩(wěn)定性（超過(guò)2500 h）而不會(huì)發(fā)生分解。本工作為將異質(zhì)結(jié)電催化劑取代貴金屬基電催化劑以在電解水中實(shí)現(xiàn)性能最大化提供了指導(dǎo)。Oh, N.K., Seo, J., Lee, S. et al. Highly efficient and robust noble-metal free bifunctional water electrolysis catalyst achieved via complementary charge transfer. Nat Commun 12, 4606 (2021).DOI：10.1038/s41467-021-24829-8https://doi.org/10.1038/s41467-021-24829-8
3. Angew：Se,S,N三重?fù)诫s的分級(jí)多孔碳納米片上的醛的高效氧化氰化制腈
醛的氧化氰化為無(wú)氰合成有機(jī)腈提供了一種很有前途的策略。其中設(shè)計(jì)堅(jiān)固耐用、經(jīng)濟(jì)高效的催化劑是這條路線應(yīng)用的關(guān)鍵。有鑒于此，中科院化學(xué)研究所韓布興院士，Jinliang Song報(bào)道了通過(guò)熱解SeO2、殼聚糖、NH4Cl和蛋氨酸的混合物，制備了具有分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)的Se,S,N三摻雜的碳納米片（Se,S,N-CNs-x，x為熱解溫度）。1）結(jié)果表明，在100 °C以下，以氨為氮源，制得的Se,S,N-CNs-1000對(duì)各種醛（包括含其他可氧化基團(tuán)的醛）的氧化氰化反應(yīng)具有很高的選擇性和較高的效率。2）詳細(xì)的研究表明，Se,S,N-CNs-1000的優(yōu)異性能主要來(lái)源于催化劑中電子密度較低的石墨-N物種以及Se、S、N和C之間的協(xié)同作用。此外，層次化的多孔結(jié)構(gòu)也能進(jìn)一步促進(jìn)反應(yīng)。3）值得注意的是，Se,S,N-CNs-1000無(wú)金屬催化劑的獨(dú)特之處在于它可以容忍其他可氧化基團(tuán)，并且在產(chǎn)物的進(jìn)一步反應(yīng)中沒有表現(xiàn)出活性，從而具有高選擇性。這項(xiàng)研究首次實(shí)現(xiàn)了在多相無(wú)金屬催化劑上進(jìn)行醛氧化氰化反應(yīng)以合成腈。Manli Hua, et al, Highly Efficient Oxidative-Cyanation of Aldehydes to Nitriles over Se,S,N-tri-Doped Hierarchically Porous Carbon Nanosheets, Angew. Chem. Int. Ed., 2021DOI: 10.1002/anie.202107996https://doi.org/10.1002/anie.202107996
4. Angew：有機(jī)過(guò)氧化物與HSO3-在水滴表面的水溶液反應(yīng)機(jī)理
有機(jī)過(guò)氧化物與SO2之間的水溶液反應(yīng)在大氣科學(xué)中引起了人們極大的興趣，它們普遍存在于二次氣溶膠中硫酸鹽的形成過(guò)程中。然而，關(guān)于反應(yīng)產(chǎn)物（無(wú)機(jī)硫酸鹽和有機(jī)硫酸鹽）的相對(duì)產(chǎn)率仍然存在爭(zhēng)議（即無(wú)機(jī)硫酸鹽的相對(duì)產(chǎn)率為90%，無(wú)機(jī)硫酸鹽的相對(duì)產(chǎn)率為40%-70%），部分原因是對(duì)潛在的反應(yīng)機(jī)理缺乏足夠了解。近日，中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心賀泓院士，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)Joseph S. Francisco，內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校Xiao Cheng Zeng報(bào)道了1,2-ISOPOOH和(CH3)3COOH都傾向于與HSO3-（溶解的SO2）反應(yīng)，在納米水滴表面分別形成無(wú)機(jī)和有機(jī)硫酸鹽。1）計(jì)算結(jié)果顯示，HSO3-與有機(jī)過(guò)氧化物的反應(yīng)始于水納米液滴表面，然后在兩條反應(yīng)路徑下進(jìn)行，其中HSO3-的S原子攻擊過(guò)氧化物O(O2)O(O1)H的O1或O2原子，分別導(dǎo)致無(wú)機(jī)和有機(jī)硫酸鹽的形成。值得注意的是，由O1原子引發(fā)的反應(yīng)表現(xiàn)出相對(duì)較低的能壘和較高的反應(yīng)速率，這有利于無(wú)機(jī)硫酸鹽的形成。2）考慮到有機(jī)過(guò)氧化物是一種重要的大氣氧化產(chǎn)物，也是各種SOA中普遍存在的組分，新發(fā)現(xiàn)的多種有機(jī)過(guò)氧化物與HSO3-之間的水相反應(yīng)有望在大氣環(huán)境中廣泛發(fā)生，從而對(duì)氣溶膠中無(wú)機(jī)和有機(jī)硫酸鹽的形成起重要作用。因此，非均質(zhì)水面可能通過(guò)持續(xù)的水相反應(yīng)對(duì)氣溶膠的生長(zhǎng)起著重要的促進(jìn)作用。Hao Li, et al, Mechanistic study of the aqueous reaction of organic peroxides with HSO3- on the surface of a water droplet, Angew. Chem. Int. Ed., 2021DOI: 10.1002/anie.202105416https://doi.org/10.1002/anie.202105416
5. Angew：MnO2電催化劑協(xié)同醇氧化用于酸性溶液超持久制氫和化學(xué)品
與堿性介質(zhì)相比，酸性條件下的電催化制氫對(duì)于工業(yè)化非常重要，遺憾的是，由于缺乏可在強(qiáng)酸性條件下持久使用的儲(chǔ)量豐富、低成本且高活性的陽(yáng)極電催化劑，其仍然面臨巨大的挑戰(zhàn)。近日，華東師范大學(xué)陳立松副教授，中科院上硅所施劍林院士報(bào)道了非貴金屬M(fèi)nO2/CP電催化劑與醇氧化相結(jié)合不僅顯著降低了制氫的總能量輸入，而且在酸性電解質(zhì)中具有意想不到的超長(zhǎng)耐久性。1）與傳統(tǒng)的電催化水分解反應(yīng)相比，鄰碳上含羥基的電催化醇氧化表現(xiàn)出顯著降低的陽(yáng)極電位和良好的穩(wěn)定性。特別是，電催化丙三醇氧化與水還原相結(jié)合，不僅可以代替氧氣高效地生產(chǎn)氫氣和增值甲酸，而且可以在極低的電位（1.36V vs RHE）下工作865 h以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沒有丙三醇的情況。2）研究發(fā)現(xiàn)，醇分子（如丙三醇）的存在通過(guò)穩(wěn)定錳價(jià)和減少過(guò)量氧空位來(lái)保護(hù)催化劑不被降解，從而有利于MnO2/CP的超長(zhǎng)穩(wěn)定性。原位拉曼光譜分析和密度泛函理論（DFT）計(jì)算進(jìn)一步證實(shí)了丙三醇的加入通過(guò)抑制晶格氧過(guò)程和MnO2的溶解而提高了MnO2的穩(wěn)定性。這項(xiàng)研究為尋找新型非貴金屬催化劑打開了一扇新窗口，可用于電化學(xué)制氫和酸性條件下醇氧化制增值化學(xué)品。Yan Li, et al, MnO2 Electrocatalysts Coordinating Alcohol Oxidation for Ultra-durable Hydrogen and Chemical Productions in Acidic Solutions, Angew. Chem. Int. Ed., 2021DOI: 10.1002/anie.202107510https://doi.org/10.1002/anie.202107510
6. Angew：一種用于功能材料的2D卟啉金屬有機(jī)骨架納米片多維光催化劑
由于其大表面積、結(jié)構(gòu)可調(diào)性和高孔隙率等優(yōu)點(diǎn)，三維金屬有機(jī)骨架（3D MOFs）在藥物遞送、多相催化、氣體儲(chǔ)存和分離以及聚合方面得到了人們廣泛的研究。一些具有光收集特性的MOFs也被開發(fā)為光敏劑或光催化劑，用于光動(dòng)力療法、二氧化碳還原和水分解等。此外，基于3D卟啉的MOF具有獨(dú)特的光物理特性，包括廣泛的光吸收、高效的光捕獲和快速的能量/電子轉(zhuǎn)移能力，被成功地應(yīng)用于光誘導(dǎo)電子/能量轉(zhuǎn)移-可逆加成-碎片鏈轉(zhuǎn)移（PET-RAFT）和光原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（PhotoATRP）的活化。近日，澳大利亞新南威爾士大學(xué)Cyrille Boyer報(bào)道了開發(fā)了一種超薄卟啉金屬有機(jī)骨架MOF（2D MOFs，ZnTCPP納米片，TCPP：5,10,15,20-(四-4-羧基苯基)卟啉）多相光催化劑，并在紫光到橙光的不同波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行了PET-RAFT聚合。1）研究人員首先合成了以TCPP為有機(jī)配體，{Zn2(COO)4}為金屬結(jié)點(diǎn)的二維（2D）ZnTCPP納米片。與一般的3D MOF合成不同，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在合成2D ZnTCPP納米片的過(guò)程中，選擇性地附著在MOF表面以調(diào)節(jié)其各向異性生長(zhǎng)。對(duì)2D ZnTCPP納米片形貌的原子力顯微鏡（AFM）分析結(jié)果顯示，其橫向長(zhǎng)度為600~1000 nm，平均厚度為2.7±0.4 nm。此外，TEM圖像也證實(shí)了2D ZnTCPP納米片的橫向尺寸與AFM結(jié)果相一致。2）研究人員將ZnTCPP納米薄片作為光催化劑，成功地實(shí)現(xiàn)了高聚合速率、耐氧性和精確的時(shí)間控制。合成的聚合物具有窄的分子量分布（MWDs）和良好的鏈端保真度。此外，研究人員還將所制備的2D ZnTCPP納米薄片作為光催化劑應(yīng)用于藍(lán)光下的露天立體光刻3D打印，并得到了清晰的3D打印件。除了提供有效的催化體系外，2D ZnTCPP納米片還增強(qiáng)了3D打印材料的機(jī)械性能。3）研究發(fā)現(xiàn)，ZnTCPP通過(guò)產(chǎn)生單線態(tài)氧在可見光下還具有良好的抗菌活性，對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌的抑菌率分別為98.05±1.08%和93.80±1.98%。Liwen Zhang, et al, 2D Porphyrinic Metal-Organic Framework Nanosheets as Multidimensional Photocatalysts for Functional Materials, Angew. Chem. Int. Ed., 2021DOI: 10.1002/anie.202107457https://doi.org/10.1002/anie.202107457
7. Angew：可變色的近紅外熒光適配體-熒光團(tuán)探針用于活細(xì)胞RNA成像
熒光RNA適配體(FLAPs)已經(jīng)發(fā)展成為可對(duì)活細(xì)胞中的RNA進(jìn)行成像的一種高效工具。FLAPs與非熒光的同源配體的特異性結(jié)合會(huì)導(dǎo)致其熒光顯著增加，從而能夠?qū)崿F(xiàn)RNA成像。海德堡大學(xué)Murat Sunbul和Andres J?schke構(gòu)建了一個(gè)可變色的適配體-熒光團(tuán)系統(tǒng)，其中的游離染料可產(chǎn)生青色熒光，而適配體-染料復(fù)合物則是發(fā)射近紅外(NIR)熒光。1）與其他研究報(bào)道的FLAPs所不同的是，該系統(tǒng)能夠進(jìn)行比率RNA成像。為了構(gòu)建可變色體系，實(shí)驗(yàn)合成了一系列對(duì)環(huán)境敏感的苯并吡啶-香豆素雜化的熒光團(tuán)，它們可在青綠色熒光螺環(huán)型和近紅外熒光兩性離子型之間平衡存在。2）隨后，實(shí)驗(yàn)構(gòu)建了一個(gè)38核苷酸的適配體，它可以作為RNA標(biāo)簽以選擇性地與兩性離子形式相結(jié)合，并具有納米級(jí)親和力。實(shí)驗(yàn)也將該系統(tǒng)作為一個(gè)發(fā)光的RNA標(biāo)記來(lái)對(duì)mRNA進(jìn)行近紅外區(qū)域成像，并證明其可在單細(xì)胞中對(duì)不同表達(dá)水平的目標(biāo)RNA進(jìn)行比率分析。Jingye Zhang. et al. A Color-Shifting Near-Infrared Fluorescent Aptamer-Fluorophore Module for Live-Cell RNA Imaging. Angewandte Chemie International Edition. 2021DOI: 10.1002/anie.202107250https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202107250
8. Angew：肖特基勢(shì)壘誘導(dǎo)的表面電場(chǎng)促進(jìn)水中所有NOx-還原為氨
NOx-還原在維持全球氮循環(huán)平衡和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境中起著至關(guān)重要的作用，氨（NH3）是一種優(yōu)良的能量載體，也是NOx還原反應(yīng)中最有價(jià)值的產(chǎn)物，但由于多電子NOx轉(zhuǎn)化為NH3過(guò)程的內(nèi)在復(fù)雜性，其選擇性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能令人滿意。近日，上海交通大學(xué)李新昊教授報(bào)道了利用肖特基勢(shì)壘誘導(dǎo)的表面電場(chǎng)，通過(guò)在富氮碳中構(gòu)建高密度的缺電子鎳納米顆粒，促進(jìn)所有NOx-離子（包括NO3-和NO2-）在電極表面的富集和固定，從而確保最終對(duì)NH3的選擇性。1）理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明，NOx-離子被電極連續(xù)捕獲，表面電場(chǎng)大大增強(qiáng)， NO3-和NO2-的電催化還原具有99%的法拉第效率。值得注意的是，在中性條件下，電催化NO2-還原反應(yīng)的NH3產(chǎn)率最高可達(dá)25.1mg h?1 cm?2，比文獻(xiàn)中的最大值提高了6.3倍。2）這種通過(guò)增加金屬納米粒子的密度來(lái)誘導(dǎo)表面電場(chǎng)，從而在各種廉價(jià)、穩(wěn)定的納米碳化物中形成整流界面的策略，可以在很大程度上拓寬耐用的Mott-Schottky催化劑的潛在應(yīng)用范圍，增強(qiáng)其新功能，在電力儲(chǔ)存、水凈化甚至電化學(xué)有機(jī)合成方面具有很大的應(yīng)用潛力。Peng Gao, et al, Schottky barrier-induced surface electric field boosts universal reduction of NOx- in water to ammonia, Angew. Chem. Int. Ed., 2021DOI: 10.1002/anie.202107858https://doi.org/10.1002/anie.202107858
9. ACS Nano：一種超低頻人體運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的人工智能手杖
進(jìn)入21世紀(jì)，老年人和殘疾人的醫(yī)療保健成為社會(huì)制度面臨的全球性挑戰(zhàn)。在過(guò)去的幾十年里，人們已經(jīng)報(bào)道了大量關(guān)于可穿戴傳感器和便攜式電子設(shè)備在醫(yī)療保健方面的應(yīng)用，例如身體實(shí)時(shí)生命體征數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。手杖作為老年人和運(yùn)動(dòng)障礙者的行動(dòng)輔助工具之一，已經(jīng)成為他們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠郑岣吡怂麄兊陌踩浴?/span>近日，新加坡國(guó)立大學(xué)Chengkuo Lee，南方科技大學(xué)汪飛副教授報(bào)道了開發(fā)了一種由超低頻人體運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力的手杖，并配備了支持深度學(xué)習(xí)的高級(jí)傳感功能，為運(yùn)動(dòng)障礙用戶提供了一個(gè)健康監(jiān)測(cè)平臺(tái)。1）為實(shí)現(xiàn)超低頻手杖直線運(yùn)動(dòng)的高效能量采集，研究人員設(shè)計(jì)了一種線性-扭轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)。此外，還提出并集成了兩種自供電摩擦電傳感器來(lái)獲取手杖的運(yùn)動(dòng)特征。2）基于深度學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)分析，人工智能助力手杖實(shí)現(xiàn)了高精度的增強(qiáng)傳感功能，包括身份識(shí)別、殘疾評(píng)估和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)區(qū)分等。3）在此基礎(chǔ)上，研究人員構(gòu)建了具有全球定位系統(tǒng)跟蹤和環(huán)境溫濕度舒適性傳感功能的自可持續(xù)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）系統(tǒng)。與上述功能相結(jié)合，研究人員展示了這款手杖在各種使用場(chǎng)景中的應(yīng)用，以實(shí)時(shí)監(jiān)控人體健康狀況和活動(dòng)。這款護(hù)理手杖展示了作為智能輔助工具的應(yīng)用潛力，從而幫助運(yùn)動(dòng)障礙者過(guò)上具有足夠自主性和安全性的生活。Xinge Guo, et al, Artificial Intelligence-Enabled Caregiving Walking Stick Powered by Ultra-Low Frequency Human Motion, ACS Nano, 2021DOI: 10.1021/acsnano.1c04464https://doi.org/10.1021/acsnano.1c04464
10. AM: 激光制造氟化金簇的界面嵌入助力高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池
基于鈣鈦礦的太陽(yáng)能電池 (PSC) 中的界面損失、載流子動(dòng)力學(xué)和環(huán)境穩(wěn)定性是當(dāng)前務(wù)必解決的問(wèn)題，而技術(shù)障礙不僅受限于這種界面介質(zhì)的創(chuàng)建，而且還受限于界面嵌入在活性層。西北工業(yè)大學(xué)的王洪強(qiáng)等人報(bào)道了一種用于高效穩(wěn)定 PSC 的疏水性氟化金簇 (FGC) 的界面嵌入策略。1）p 型半導(dǎo)體特性使FGC界面介體能夠通過(guò)減少界面載流子轉(zhuǎn)移勢(shì)壘和促進(jìn)晶界處的電荷提取來(lái)改善載流子動(dòng)力學(xué)。FGC金簇的疏水尾部以及氟基團(tuán)和鈣鈦礦之間的氫鍵有利于提高環(huán)境穩(wěn)定性。2）受益于這些優(yōu)點(diǎn)，高效的FAPbI3的PSC的冠軍效率可達(dá)24.02%，并在40% 至95%的不同相對(duì)濕度下具有增強(qiáng)的相穩(wěn)定性；高效混合陽(yáng)離子的PSC在75%下相對(duì)濕度，穩(wěn)定超過(guò) 10 000 小時(shí)，水分穩(wěn)定性優(yōu)異。因此，通過(guò)界面嵌入激光生成添加劑以改善電荷轉(zhuǎn)移/提取和環(huán)境穩(wěn)定性，以促進(jìn)高效和穩(wěn)定 PSC 的開發(fā)。Guo, P., et al, Interfacial Embedding of Laser-Manufactured Fluorinated Gold Clusters Enabling Stable Perovskite Solar Cells with Efficiency Over 24%. Adv. Mater. 2021, 2101590.https://doi.org/10.1002/adma.202101590
11. AM：相變誘導(dǎo)生長(zhǎng)過(guò)渡金屬二硫?qū)倩锏木_層控制和電子態(tài)調(diào)節(jié)
超薄的二維過(guò)渡金屬二硫?qū)倩铮═MD）薄膜由于其良好的電學(xué)和結(jié)構(gòu)特性，作為新一代硅半導(dǎo)體的替代材料引起了人們極大的關(guān)注。TMD具有極薄的原子層，沒有表面懸掛鍵，克服了遷移率降低和短溝道效應(yīng)的缺點(diǎn)。不僅可以用作一般半導(dǎo)體器件（如溝道或源極/漏極區(qū)）的單個(gè)元件，還可以用于各種其他技術(shù)，如能谷電子技術(shù)。盡管人們對(duì)厚度小于3 nm（小于4層（4L））的TMD薄膜需求極大，但缺乏用于精確控制晶圓級(jí)規(guī)模層數(shù)的逐層生長(zhǎng)方法，特別是對(duì)于從1L到4L的薄膜生長(zhǎng)。近日，韓國(guó)三星綜合技術(shù)院Hyeon-Jin Shin，成均館大學(xué)Sang-Woo Kim報(bào)道了提出了一種新的生長(zhǎng)方法，即相變誘導(dǎo)生長(zhǎng)（PTG）法，用于精確控制二硫化鉬（MoS2）薄膜的生長(zhǎng)，該薄膜由1~11層組成，且在2英寸晶片上具有空間均勻性。1）在PTG中，能量不穩(wěn)定的非晶態(tài)MoSxOy（a-MoSxOy）相被有效地轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)穩(wěn)定的晶態(tài)MoS2薄膜。通過(guò)控制α-MoSxOy中Mo原子的含量，可以很容易控制MoS2的層數(shù)，這也適用于雜原子插入的MoS2的生長(zhǎng)。2）研究人員根據(jù)功函數(shù)分析了PTG生長(zhǎng)的單層和四層本征MoS2和Nb插入MoS2的電子態(tài)。單層MoS2的功函數(shù)隨Nb取代Mo而得到有效增加。當(dāng)層數(shù)增加到4層時(shí)，電荷阻擋變得更弱，摻雜電離變得更容易，最終功函數(shù)進(jìn)一步增加。因此，在較厚的層中可以實(shí)現(xiàn)更佳的電子態(tài)調(diào)節(jié)，并且PTG也具有精確控制膜厚度的優(yōu)點(diǎn)。Ahrum Sohn, et al, Precise Layer Control and Electronic State Modulation of a Transition Metal Dichalcogenide via Phase-Transition-Induced Growth, Adv. Mater. 2021DOI: 10.1002/adma.202103286https://doi.org/10.1002/adma.202103286
12. AEM：一種集成正極/超薄固體電解質(zhì)的大容量長(zhǎng)循環(huán)全固態(tài)鋰電池
目前，全固態(tài)鋰電池(ASSLB)的制造通常需要費(fèi)力地制作和組裝單個(gè)電極和固體電解質(zhì)（SSE），這不可避免地會(huì)導(dǎo)致較大的界面電阻。此外，由于機(jī)械強(qiáng)度不佳，大多數(shù)SSE比較厚，同時(shí)無(wú)法阻止鋰枝晶的形成。這些因素?zé)o疑限制了ASSLBs的能量密度和可循環(huán)性。近日，香港科技大學(xué)趙天壽院士，Maochun Wu報(bào)道了開發(fā)了一種新型的集成正極/超薄固體電解質(zhì)，用于可擴(kuò)展的ASSLBs制造，從而解決了上述問(wèn)題。1）研究人員首先在正極上電紡聚偏二氟乙烯（PVDF）纖維網(wǎng)絡(luò)作為支撐體，然后將液態(tài)聚氧乙烯（PEO）/石榴石（PG）電解質(zhì)前體注入網(wǎng)絡(luò)并去除溶劑，獲得集成的正極/纖維增強(qiáng)PG電解質(zhì)（I-FPG），然后該電解質(zhì)可以容易地與鋰負(fù)極配對(duì)形成全電池。2）與傳統(tǒng)的由獨(dú)立PG電解質(zhì)和電極（C-PG）組裝而成的ASSLB相比，所開發(fā)的策略具有幾個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：i）得益于纖維網(wǎng)絡(luò)的增強(qiáng)，制備的固體電解質(zhì)的厚度為17 μm，并保持了增強(qiáng)的抑制Li枝晶的機(jī)械強(qiáng)度；ii）通過(guò)在正極上直接制備固體電解質(zhì)，可以增強(qiáng)正極/電解質(zhì)之間的界面粘附性，顯著降低界面電阻；iii）固體電解質(zhì)可以在凝固過(guò)程中填充正極內(nèi)部的孔隙，提供連續(xù)的離子傳輸路徑，因此可以使用高負(fù)載的正極。3）采用LiFePO4正極的全固態(tài)I-FPG電池在45 °C下循環(huán)500次，容量可達(dá)155.2 mAh g-1，容量保持率為84.3%，在容量和穩(wěn)定性方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)組裝的電池。更值得注意的是，即使在13 mg cm-2的高負(fù)極負(fù)荷下，放電容量仍可高達(dá)124.1 mAh g-1，這是已報(bào)道的全固態(tài)電池中最高值之一。此外，采用這種集成設(shè)計(jì)的軟包電池具有良好的電化學(xué)性能和對(duì)惡劣條件的高耐受性，顯示出巨大的實(shí)際應(yīng)用潛力。值得一提的是，該策略具有很高的可擴(kuò)展性，從而為ASSLB的大規(guī)模生產(chǎn)提供了巨大的潛力。Yanke Lin, et al, A High-Capacity, Long-Cycling All-Solid-State Lithium Battery Enabled by Integrated Cathode/Ultrathin Solid Electrolyte, Adv. Energy Mater. 2021DOI: 10.1002/aenm.202101612https://doi.org/10.1002/aenm.202101612
