1. Acc. Mater. Res.綜述：多功能柔性二氧化釩薄膜
作為一種典型的相變材料，二氧化釩（VO2）在68 ℃的臨界溫度下具有驚人的金屬-絕緣體轉變（MIT），這種轉變可以由多種刺激驅動，包括電、熱輻照、太赫茲波、應變等。在MIT過程中，VO2顯示出其結構的顯著變化，從低溫的單斜結構到高溫的金紅石結構，伴隨著物理性質的顯著變化，例如紅外透射率從高到低和電阻率下降超過5個數量級。基于這些特性，VO2具有熱致變色涂層、傳感器、開關、電子設備、致動器等功能。然而，V元素具有多價態，會產生復雜的釩氧化物熱力學。具有所需相變特征的四價VO2的制備通常需要嚴格的條件，對于化學計量組分，需要精確控制的氣氛，而對于良好的結晶度，需要高溫。由于它們中的大多數不能承受如此高的溫度（通常> 400℃），這將導致基底功能的喪失，因此在這種情況下，很難在柔性聚合物基底上直接制備結晶VO2薄膜。而VO2的相變特性又使其成為未來柔性器件的極有效候選材料，在柔性光學涂層、柔性傳感器、柔性電子器件等領域具有巨大的潛力。因此，對柔性VO2薄膜的研究具有重要意義，可以為VO2材料的應用領域鋪平道路。
近日，中科院上硅所曹遜研究員，上海大學羅宏杰教授，中國科學院深圳先進技術研究院楊春雷研究員全面綜述了多功能柔性VO2薄膜的制備和應用，如柔性熱致變色涂層、柔性光學器件、柔性傳感器、柔性電子器件、柔性致動器等的研究進展。
本文要點：
1）作者首先從簡單概述VO2的相變特性開始，揭示其作為柔性器件關鍵材料的內在優勢。
2）作者接下來總結了了基于不同形式和特性的柔性VO2薄膜的多功能器件，包括：i）基于柔性VO2薄膜的熱致變色智能窗，根據環境溫度的變化實現節能功能；ii）基于VO2發射率變化的柔性VO2薄膜光學器件；iii）作為多功能傳感器兼容的柔性VO2薄膜；iv）基于VO2薄膜的下一代柔性電子器件；v）在外部刺激下具有顯著機械運動的柔性VO2致動器。同時，對柔性VO2薄膜的各種制備技術進行了總結和討論。
3）作者最后總結了VO2在新型柔性光學和電子器件研究中仍面臨的挑戰和新機遇。
Tianci Chang, et al, Multifunctional Flexible Vanadium Dioxide Films, Acc. Mater. Res., 2021
DOI: 10.1021/accountsmr.1c00044
https://doi.org/10.1021/accountsmr.1c00044
2. Chem. Soc. Rev.綜述：銀納米材料：合成及其（電/光）催化應用的研究進展
銀納米材料（Ag NMs）由于其獨特的特性和性能，不僅在納米醫學領域，而且在各種先進催化技術中也得到了廣泛的應用。近日，印度德里大學Rakesh Kumar Sharma，印度化學技術研究所 (ICT) 的Manoj B. Gawande，捷克帕拉茨基大學Rajender S. Varma綜述了近年來Ag和Ag基納米材料的制備及其在催化、光催化和電催化等新興領域的重要研究進展。
本文要點：
1）作者綜述了Ag基NMs的制備方法，包括化學還原法、聲化學法、微波法和熱處理法等幾種常用的合成方法及其催化應用。此外，強調了一些最新的創新方法，如與MW集成的連續流和其他良性方法，最終為其可持續發展鋪平了道路。
2）作者綜述了新興的Ag NMs（包括亞納米材料和單原子）在液相催化、光催化和電催化領域的潛在應用，以及Ag NMs在催化反應中的積極作用。Ag NMs的合成和應用的科學研究在于其催化活性、選擇性、穩定性和回收率的綜合效益。因此，Ag NMs基催化劑的興起和發展將激勵新一代化學家定制和設計堅固耐用的催化劑，以有效地應對重大環境挑戰，并有助于在先進的催化應用中取代貴金屬。
3）作者最后對Ag NMs未來在電催化和光催化領域的研究進行了展望。
Rakesh Kumar Sharma, et al, Silver nanomaterials: synthesis and (electro/photo) catalytic applications, Chem. Soc. Rev., 2021
DOI: 10.1039/d0cs00912a
https://doi.org/10.1039/d0cs00912a
3. Sci. Adv.：一種寬溫度范圍內具有超高強度-延展性協同作用的雙相合金
高熵合金 (HEAs) 作為一種新興材料，為開發具有獨特性能組合的合金指明了道路。盡管它們也存在平衡強度-延展性的問題，但其提供了克服這一挑戰的解決方案。近日，浙江大學Jianzhong Jiang，Qingping Cao報道了提出了一種沉淀強化策略，并通過調整成分成功開發出CoNiV 基面心立方/B2雙相 HEA。
本文要點：
1）這種合金從低溫到高溫都能保持超高的千兆級拉伸屈服強度和出色的延展性。實現了在所有已報道的韌性 HEAs 中最高的比屈服強度（~150.2 MPa·cm3/g）。
2）合金在很寬的溫度范圍內保持這種優異的強度-延展性協同作用的能力得益于合金中存在孿晶、堆垛層錯、動態應變時效和動態再結晶等多種變形機制。
研究結果為設計在廣泛的使用溫度范圍內具有先進的強度-延展性組合的沉淀強化輕質 HEA 開辟了一條新的道路。
Raymond Kwesi Nutor, et al, A dual-phase alloy with ultrahigh strength-ductility synergy over a wide temperature range, Sci. Adv. 2021
DOI: 10.1126/sciadv.abi4404
http://advances.sciencemag.org/content/7/34/eabi4404
4. Sci. Adv.：一種用于多功能三維流體界面操作的磁驅動“毛細管容器”
流體界面在自然界中無處不在。設計流體界面對于研究基礎研究和工業應用的界面過程至關重要。然而，由于其流動性和不穩定性，精確控制流體界面仍然具有挑戰性。近日，加拿大西安大略大學Zhandong Huang，Jun Yang報道了提出了一種磁驅動的“毛細管容器”，以實現穩定的 3D 流體界面構造和各種應用的可編程動態操縱。
本文要點：
1）毛細管容器由鋼微珠和實心框架組成。通過適當的潤濕性改性，容器可以將一種流體捕獲在另一種不混溶的流體中，以準備具有不同尺寸和幾何形狀的 3D 流體界面。鋼微珠分布和磁鐵運動的變化會改變容器運動的自由度。因此，實現了包括翻轉、旋轉和平移在內的多種運動模式。此外，容器的多功能性和普遍適用性已在各種流體中得到驗證，可用于選擇性流體收集和化學反應操作。此外，利用界面凝膠反應，可以實現與容器的液體包裝。
2）在此過程的基礎上，研究人員制備了各種3D膜，并研究了核黃素在不同pH下跨膜的動態釋放過程。
這種毛細管容器可以實現穩定的 3D 流體界面創建和多功能自動操作，從而為氣泡超材料、開放微流體、界面化學和可編程藥物遞送和釋放開辟了有前途的途徑。
Yiyuan Zhang, et al, Magnetic-actuated “capillary container” for versatile three-dimensional fluid interface manipulation, Sci. Adv. 2021
DOI: 10.1126/sciadv.abi7498
http://advances.sciencemag.org/content/7/34/eabi7498
5. Joule: 鈣鈦礦太陽能電池的包埋界面處的電荷轉移率和電子俘獲
識別電荷選擇性接觸層與鈣鈦礦層的包埋界面處的電子過程對于光伏和光催化研究至關重要。德國姆霍茲柏林能源與材料亥研究院Igal Levine等人采用瞬態表面光電壓 (SPV) 用于研究不同空穴選擇性咔唑基小分子單層（自組裝單層，SAMs）的鈍化。
本文要點：
1）結果表明，瞬態 SPV 和瞬態光致發光提供了關于電荷轉移動力學和俘獲/解俘機制的補充信息，并且俘獲輔助的非輻射復合損失源于 SAM 改性的 ITO/鈣鈦礦界面處的電子俘獲。通過將 SPV 瞬變與極簡動力學模型擬合而獲得的空穴轉移率和界面電子陷阱密度在很大程度上取決于 SAM 的化學結構。
2）在高度鈍化的 c -Si 表面，采用 Me-4PACz SAM層可以使得界面陷阱密度降低至 109 cm-2 ，并用于創紀錄的鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池（29.51%效率）。提取的空穴傳輸速率常數和界面陷阱密度與高效太陽能電池的相應填充因子和開路電壓密切相關。
Igal Levine et al. Charge transfer rates and electron trapping at buried interfaces of perovskite solar cells, Joule, 2021
https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.07.016
6. Angew：具有三碘化鋰/碘化鋰氧化還原對的失活鋰回收助力實用型鋰金屬電池
高能量密度鋰（Li）金屬電池由于表面上無活性鋰積累而具有較短的壽命，并伴隨著電解液和活性鋰的消耗，導致嚴重惡化的電池循環性能。基于此，清華大學張強教授報道了在引入碘化錫（SnI4）引發的可逆I3-/I-氧化還原對的基礎上，提出了一種失活鋰回收策略。
本文要點：
1）I3-作為清除劑將失活Li轉化為可溶性LiI。隨后，LiI擴散到正極側，并被脫鋰的正極氧化，進而實現正極的鋰化。正極中的Li離子可以在后續的電化學過程中重復使用，而I3-則被再生并進行連續的失活Li的回收。此外，冷凍電鏡結果顯示在電池循環過程中，金屬Li還原了Sn，從而犧牲性地分散了I3-對活性Li層的腐蝕。
2）實驗結果顯示，通過這種失活鋰回收策略，在實際工作條件下（3.0 mA cm-2，3.0 mAh cm-2），半電池可穩定運行120次，庫侖效率（CE）達到98.7%。此外，以LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（NCM523，3.2 mAh cm-2）為負極，低的正負極面容量比（N/P=3.1）的全電池壽命到達了197次循環。
這項研究為延長實用型鋰金屬電池的使用壽命，提出了一種創造性的失活鋰回收的解決方案。
Cheng-Bin Jin, et al, Reclaiming Inactive Lithium with a Triiodide/Iodide Redox Couple for Practical Lithium Metal Batteries, Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI：10.1002/anie.202110589
https://doi.org/10.1002/anie.202110589
7. Angew: 單粒子納米電化學揭示Co3O4 納米立方體的催化析氧反應活性
基于納米粒子的催化劑由大量單個粒子組成，這些粒子在尺寸、形狀和表面結構方面表現出相當大的變化。評估Co3O4納米立方體對析氧反應（OER）的固有電催化活性對反應機理的理解十分重要。單實體電化學(SEE)用于將電化學系統的內在參數分解為單個電活性位點。然而，由于將單個納米顆粒放置在碳納米電極(CNE)表面上的挑戰，該方法在可能的測量數量方面受到限制。
有鑒于此，波鴻魯爾大學的Wolfgang Schuhmann等人，用單實體電化學方法評價了Co3O4納米立方體對析氧反應(OER)的固有電催化活性，獲得了對單個Co3O4納米立方體的內在結構-活性相關性的獨特見解。
本文要點：
1）采用掃描電化學電池顯微鏡(SECCM)提供了覆蓋一個Co3O4納米立方體的多個單獨測量區域的電催化OER活性的數據。并且能夠在足夠的統計再現度下評估相對較多的單個顆粒。
2）用相同的Co3O4納米立方體進行的單粒子納米電極測量，不僅提供了在電流密度高達5.5 A?cm-2的強堿性條件下的加速應力測試，而且對于單個立方納米顆粒的表面Co原子，可以在1.92 V （vs. RHE）下，得出高達2.8 x 10 4 s-1的TOF值。
3）電流密度與相同位置的透射電子顯微鏡相結合可以監測電催化過程中的結構變化，特別是氧（氫氧化物）表面層的形成。
總之，該工作為闡明具有明確表面結構的單個電催化劑納米粒子的構效關系提供了新的思路。
Thomas Quast et al. Single Particle Nanoelectrochemistry Reveals the Catalytic Oxygen Evolution Reaction Activity of Co3O4 Nanocubes. Angew., 2021.
DOI: 10.1002/anie.202109201
https://doi.org/10.1002/anie.202109201
8. Angew：NiO晶體界面熔鹽的局部有序促進形成高指數晶面
表面結構對多相催化劑反應性具有重要影響，了解控制晶體形態的機制對設計具有目標形狀和功能的催化材料的至關重要。近日，米蘭理工大學Matteo Maestri，休斯頓大學Jeffrey D. Rimer等通過密度泛函理論來研究生長介質對NiO晶面的影響，并與實驗結果結合，發現堿金屬氯化物（KCl、LiCl和NaCl）中的熔鹽形成會影響NiO顆粒的形狀選擇性。
本文要點：
1）研究發現，NiO八面體的產生歸因于H2O的解離吸附，而梯形顆粒的形成與高指數晶面上有序鹽結構對生長動力學的控制有關。
2）這是第一次觀察到熔融鹽在晶體-溶劑界面處的局部排列抑制金屬氧化物晶面的生長。
該工作為熔鹽合成的動力學和熱力學作為金屬氧化物晶體塑造工程的預測途徑提供了新的見解。
Raffaele Cheula, et al. Local Ordering of Molten Salts at NiO Crystal Interfaces Promotes High-index Faceting. Angew. Chem. Int. Ed., 2021
DOI: 10.1002/anie.202105018
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202105018
9. AM：高密度氮空位Cu3Nx高效電催化CO2制備C2產品
電化學CO2還原制備高價值的C2產品具有重要意義，但在高電流密度下仍然具有相對較差的選擇性和穩定性，主要是由于兩個*CO中間體的偶聯效率低。近日，復旦大學鄭耿峰，北京理工大學Qing Han，商丘師范學院Wei Wei等研究發現在立方亞硝酸銅（Cu3Nx）上形成的高密度氮空位是CO-CO偶聯，形成C2產物的關鍵OCCO*中間體的高效電催化中心。
本文要點：
1）作者通過電化學鋰調控策略制備了具有不同氮密度的Cu3Nx，密度泛函理論計算表明CO*的吸附能和形成關鍵C2中間體的能壘與氮空位密度密切相關。
2）與可逆氫電極（無歐姆校正）相比，具有豐富氮空位的Cu3Nx催化劑對C2產物的法拉第效率在-1.15 V時為81.7 ± 2.3%，對應C2生成的部分電流密度為-307 ± 9 mA cm?2。
3）該催化劑在高電流密度下也表現出出色的電化學穩定性，大大超過了具有氧空位的CuOx催化劑。
該工作提出了一種有吸引力的方法來創建穩定的陰離子空位用作電化學CO2還原中多碳產物的催化中心。
Chen Peng, et al. Lithiation-Enabled High-Density Nitrogen Vacancies Electrocatalyze CO2 to C2 Products. Adv. Mater., 2021
DOI: 10.1002/adma.202103150
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202103150
10. AM：有機核/多殼微線的多級自組裝用于三色白光源
白光發射有機微/納米結構在全色顯示器、片上波分復用和便攜式顯示設備的背光中具有潛在應用，但很少在有機核/殼異質結構中實現。近日，蘇州大學Xue-Dong Wang等報道了通過調節有機半導體分子之間的非共價相互作用，展示了一種水平外延生長的多級自組裝方法，用于精確合成具有多色發射（紅-綠、紅-藍和 綠-藍），尤其是具有徑向紅-綠-藍（RGB）發射的有機核/雙殼微線，其組件是基于dibenzo[g,p]chrysene (DgpC)的電荷轉移（CT）配合物。
本文要點：
1）研究表明，這些 CT 配合物所需的晶格失配 (≈2%) 和優異的結構相容性促進了外延生長過程，從而可以輕松合成有機核/殼微線。
2）使用 RGB 發射二級結構，這些核/雙殼有機微線是微型白光源 (CIE [0.34, 0.36])。此外，白色發射核/雙殼微線展示了從 400 到 700 nm 的全光譜光傳輸。
該工作為精確構建有機核/殼異質結構開辟了一條新途徑，為有機集成光電子學提供了一個有吸引力的平臺。
Ming-Peng Zhuo, et al. Hierarchical Self-Assembly of Organic Core/Multi-Shell Microwires for Trichromatic White-Light Sources. Adv. Mater., 2021
DOI: 10.1002/adma.202102719
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202102719
11. AM：操縱局域配位和電子結構用于高效電催化OER
非貴金屬基納米材料可以利用催化過程中的結構演變和元素間的協同效應，對析氧反應（OER）表現出優異的電催化性能。然而，雙金屬/多金屬催化劑的活性中心結構一直是催化學界爭論較多的問題。近日，鄭州大學臧雙全教授，新加坡南洋理工大學樓雄文教授報道了活性中心的局部配位結構扭曲和無序是導致OER性能大大提高的原因。
本文要點：
1）這種原位生成的高無序度活性中心的扭曲配位結構繼承了預催化劑（如硒化物）中含雜原子的結構。在硒化物到(氧)氫氧化物的結構轉變過程中通過利用M-Se（M表示Ni和Fe等過渡金屬）和M-O鍵之間的鍵距失配而產生這種被操縱的結構。研究人員利用準原位X射線吸收精細結構(XAFS)分析，輔以密度泛函理論(DFT)計算，研究了Ni-Fe-Se納米籠電催化劑在OER操作下的結構演變，證實了這一猜想。
2）利用該模型催化劑研究了雙金屬催化劑中的協同效應。Ni-Fe-Se衍生OER催化劑的活性中心位于Ni中心，對OER中間產物（如*OH、*O和*OOH）有適度的吸附，與之相反，Fe活性中心則具有很強的結合和毒害作用，因此反應動力學緩慢，無論其結構如何從硒化物演變到(氧)氫氧化物。Fe在這種協同作用中的作用是優化活性Ni物種的電子結構，這兩種活性Ni物種都被證明在單金屬對應物中是催化遲滯的。
這些重要的發現有望為設計納米材料的局部配位和電子結構以合理設計和制備高效的OER電催化劑提供深刻的見解。
Zhi-Peng Wu, et al, Manipulating the Local Coordination and Electronic Structures for Efficient Electrocatalytic Oxygen Evolution, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202103004
https://doi.org/10.1002/adma.202103004
12. AM：基于梯度膠體晶體的時間-溫度積分光學傳感器
長時間無操縱和自動記錄溫度狀態對于食品腐敗和電池安全評估越來越重要。光學讀數是低技術目視檢查的首選。由于周期性折射率調制導致生動的結構顏色，膠體晶體適合用于傳感，其中顯著的顏色變化通常可以用肉眼識別。近日，拜羅伊特大學Markus Retsch研究員等人報道了一種利用膠體晶體成分的受控空間變化的時間-溫度積分器。
本文要點：
1）介紹了基于膠體晶體的時間-溫度積分器的概念。此類先進材料的兩個獨特特征相結合：1) 基于具有不同玻璃化轉變溫度的顆粒混合物，可以通過數量級來控制成膜動力學。2) 粒子混合物沿膠體晶體的線性梯度逐漸變化，可以進行局部讀出。
2）介紹了一種制造具有組成梯度的薄膜膠體晶體的方法。尺寸相同但玻璃化轉變溫度不同的特制乳膠粒子可提供均勻的光子阻帶，依賴于成分的動力學和局部成分控制的協同組合產生了具有位置依賴光學讀數的可調時間-溫度積分傳感器。
Marius Sch?ttle, et al. Time–Temperature Integrating Optical Sensors Based on Gradient Colloidal Crystals. Adv. Mater. 2021, 2101948.
DOI: 10.1002/adma.202101948
https://doi.org/10.1002/adma.202101948
