1. Acc. Mater. Res.：雜原子取代對有機太陽能電池供體材料光伏性能的影響
過去幾年，窄帶隙受體結合寬帶隙供體材料的創(chuàng)新顯著推動了有機太陽能電池（OSCs）的功率轉換效率（PCEs）超過18%。為了構建最先進的 OSC，在分子設計中應考慮光伏材料的吸收光譜、前沿分子軌道能級、分子堆積和結晶度以及電荷載流子遷移率。供體和受體材料是決定 OSC 光伏性能的關鍵組成部分。共軛主鏈上的側鏈工程是優(yōu)化供體材料光伏性能的關鍵策略。蘇州大學李永舫院士（中科院化學所）和崔超華等人關注供體材料分子主鏈上的雜原子取代以提高其光伏性能的主題，旨在為最先進的光伏設計提供對分子結構優(yōu)化的深入理解材料。
本文要點：
1）首先，研究人員重點介紹了應用于有機光伏材料共軛分子骨架的鹵素（氟和氯）原子取代策略。鹵素原子的強電負性可以降低供體材料的最高占據(jù)分子軌道 (HOMO) 能級，從而增加所得OSC的開路電壓。
2）此外，鹵素原子引起的氫鍵有利于提高有機半導體的電荷傳輸性能和結晶度。另一方面，柔性側鏈是提高光伏材料溶解性的關鍵組成部分。使用烷硫基和烷基甲硅烷基的柔性側鏈是調節(jié)光伏材料的電子能級和吸收光譜的一種簡單有效的方法。
3）由于pπ(C)–dπ(S)軌道重疊的形成，烷硫基取代基中硫原子的空3d軌道可以接受共軛骨架的π電子來調節(jié)光伏材料的光學和電學性質.類似地，烷基甲硅烷基側鏈中的硅原子可以穩(wěn)定最低未占分子軌道（LUMO）能級并降低有機半導體的HOMO能級，從而提高有機供體材料的光伏性能。
4) 最后，研究人員簡要討論了光伏材料對OSC的性能優(yōu)化和實際應用的挑戰(zhàn)。
Hang Yang, et al. Effects of Heteroatom Substitution on the Photovoltaic Performance of Donor Materials in Organic Solar Cells, Acc. Mater. Res. 2021.
DOI：10.1021/accountsmr.1c00119
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/accountsmr.1c00119
2. Acc. Mater. Res.：用于鈣鈦礦太陽能電池的離子液體：一種新興的溶劑工程技術
近年來，鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）由于其長程電荷載流子擴散長度、強光吸收、帶隙容易調節(jié)、低缺陷密度和溶液加工性，成為許多不同學科中最深入的光伏材料之一。單結PSCs的效率（PCE）達到了25.5%的認證值，已經趕上甚至超過傳統(tǒng)光伏技術，如硅（Si）太陽能電池、薄膜太陽能電池等。PSCs除了性能可與傳統(tǒng)光伏技術相媲美外，其最大的特點是可以通過溶液法制備。溶液法的制備過程簡化了薄膜制備過程，大大降低了制備成本。此外，該求解方法為未來柔性可穿戴設備的能源供應提供了有利的選擇。
目前，PSCs的制備主要使用有機分子溶劑，包括N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亞砜（DMSO）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）及其混合溶劑。但是，這些常用的有機溶劑大多不安全，容易造成水土污染，對人體造成危害，發(fā)生安全事故。此外，大多數(shù)溶劑具有較高的配位數(shù)，這限制了鈣鈦礦的結晶。此外，高質量的鈣鈦礦薄膜需要引入大量的高沸點、極性和非質子抗溶劑來輔助結晶，如氯苯、乙醚和乙酸乙酯。除了反溶劑的毒理學問題外，該技術的操作時間窗口相對較窄，操作環(huán)境要求相對較高，重復性相對較低，極大地限制了PSCs的規(guī)模化生產。
因此，開發(fā)一種綠色無污染、工藝簡單、效率高、長期穩(wěn)定性好、成本低的PSCs溶劑工程新技術是十分必要的。西北工業(yè)大學黃維院士和南京工業(yè)大學陳永華等人開發(fā)了一系列離子液體，包括MAAc、MAFa、BAAc等，可作為溶劑制備高效穩(wěn)定的PSCs。它允許通過簡單的旋涂方法在環(huán)境空氣中生產光滑和連續(xù)的多晶鈣鈦礦薄膜。
本文要點：
1）從發(fā)現(xiàn)離子液體作為 PSC 的溶劑開始，研究人員提出了改進和增強基于離子液體的 PSC 的新策略，包括界面工程、溶劑工程和添加劑工程。
2）此外，還揭示了基于離子液體的鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定高效機制。鑒于離子液體的可設計性，設計了一些功能性離子液體并應用于鹵化物鈣鈦礦的不同體系，這對開發(fā)更多功能性離子液體用于PSC具有重要的指導意義。
3）最后，從大規(guī)模生產和技術角度提出了基于離子液體的 PSCs 的挑戰(zhàn)和未來方向，為 PSCs 的商業(yè)化提供了新的方法。
Lingfeng Chao, et al. Ionic Liquid for Perovskite Solar Cells: An Emerging Solvent Engineering Technology, Acc. Mater. Res. 2021
DOI：10.1021/accountsmr.1c00154
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.1c00154?ref=pdf
3. Matter：超薄兩性離子聚合物中間相用于穩(wěn)定的鋰金屬負極
在平面負極基底上，鋰（Li）金屬電沉積呈不規(guī)則的形貌特征，即Li枝晶。這些枝晶沉積物可能會導致電池迅速失效和巨大的安全問題。由于Li的高還原性（-3.04 V vs. 標準氫電極[SHE]），在電極/電解液界面不可避免地形成固體電解質界面（SEI），其可以調節(jié)隨后的Li電沉積。因此，合理設計SEI的化學、機械和離子傳輸特性用于控制確定電沉積金屬的形貌至關重要。
近日，康奈爾大學Lynden A. Archer，Rong Yang報道了利用多功能iCCVD技術沉積了超薄的兩性離子共聚物薄膜，作為集電器上的保護膜，以穩(wěn)定Li電沉積。
本文要點：
1）研究人員通過計時電流法和阻抗測量，發(fā)現(xiàn)兩性離子聚合物的化學官能團，特別是有機陽離子對電化學穩(wěn)定性有顯著影響。在iCVD兩性離子涂層的影響下，生長早期和晚期的Li沉積形貌明顯更平坦。
2）理論線性穩(wěn)定性證實的NMR實驗表明，兩性離子積極參與了陽離子的溶劑化環(huán)境，降低了陽離子的活性，進而降低了負極處的交換電流密度，從而使得Li金屬能夠致密、平坦地沉積。進一步的，對能調節(jié)電極/電解質表面陽離子活性的官能團的研究可改進堿金屬電極的聚合物界面設計。
Stalin et al., Ultrathin zwitterionic polymeric interphases for stable lithium metal anodes, Matter (2021)
DOI：10.1016/j.matt.2021.09.025
https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.09.025
4. Matter：硬化木材作為鋼鐵和塑料的可再生替代品
工程應用對硬質材料具有巨大的需求。目前，廣泛使用的硬質材料，如合金和陶瓷，通常不可再生且價格昂貴。同時，這些硬質材料的生產通常需要很高的能源消耗，并且造成負面的環(huán)境影響。近日，馬里蘭大學李騰教授報道了展示了一種由天然木材制成的一種潛在的低成本和可持續(xù)的硬化木材（HW）。
本文要點：
1）研究人員首先進行一段時間的化學處理，以部分去除天然鱸木中的木質素和半纖維素，然后用去離子水（DI）漂洗。接下來，在室溫下，將部分脫木素的木材樣品在垂直于木材纖維的方向上壓縮，以擠壓原木中的導管、氣孔和凹坑，并將木材中的水分擠出。然后，對部分脫木素的木材樣品進行熱壓干燥，以進一步致密化。HW材料的極致密結構顯著增強了HW中相鄰纖維素纖維之間形成的氫鍵，因此具有比對應原木提高23倍的硬度。進一步的，將HW浸泡在食品級礦物油中進行表面處理，顯著提高了其耐水性。
2）為了展示HW的潛在應用，研究人員通過彎曲和拋光將HW進一步加工成餐刀和釘子的形狀。結果顯示，其鋒利程度幾乎是商用餐刀（例如，由鋼、塑料和天然木材制成的餐刀）的三倍。而制成的HW釘則可以達到與鋼釘相當?shù)男阅埽⑶铱梢院苋菀椎劂@入天然木板并將它們固定在一起。
這些結果表明，HW有望成為傳統(tǒng)硬質材料的可再生和低成本替代品，并具有諸如減少塑料消耗和克服鋼釘生銹問題的優(yōu)點。
Chen et al., Hardened wood as a renewable alternative to steel and plastic, Matter (2021)
DOI：10.1016/j.matt.2021.09.020
https://doi.org/10.1016/j.matt.2021.09.020
5. EES: 電催化二氧化碳還原：納米碳界面的互連串擾作用
電催化CO2還原反應(CO2RR)是一個界面過程，氣體CO2與電極表面和液體電解質的接觸點至少有三個相。因此，復合界面表面化學對CO2RR的選擇性和催化作用起著核心作用。每個界面都定義了一個功能邊界，其中活性位點暴露在一個獨特的環(huán)境中。雖然每種組件類型的個體角色是很難預測的“a-solo”，但界面整體通過個體效應的戰(zhàn)略相互作用發(fā)揮作用，包括: (i) 增強的導電性，(ii) 高表面積和界面的暴露催化位點，(iii) 有利的反應物擴散和進料，(iv) 用于級聯(lián)中間體“開/關”穩(wěn)定的互補相互作用，(v)二次球有助于降低瓶頸步驟的活化能，(六)增強了耐用性和長期運行穩(wěn)定性。
有鑒于此，意大利帕多瓦大學Marcella Bonchio、的里雅斯特大學Michele Melchionna等人，通過對選定的CO2RR案例研究進行比較和對比，突出碳納米結構的有機域如何與金屬和金屬氧化物活性位點合并，以分離任務，并將它們變成相互作用的合作資產，從而超越經典的“Divide et Impera”規(guī)則。
本文要點：
1）雜化界面工程可以通過提供效率、選擇性和長期穩(wěn)定期的最佳組合來實現(xiàn)CO2RR電催化。在時間分辨光譜學和模型研究取得了令人印象深刻的進展的指導下，在這一領域已經取得了相當大的進展。通過空間和電子效應的多方面相互作用對 CO2RR 活性位點特性的微調可以在 CNS 界面進行調節(jié)，從而合并均相和非均相催化之間的差距。事實上，基于配體設計(金屬位的主要球體)和局部環(huán)境(金屬位的次級球體)的定向演化，金屬位立體電子學的優(yōu)化是分子催化的一個成熟概念。后者可以為活性位點提供特定的化學相互作用(離子、酸/堿、氫/鹵素鍵等)和約束(通過分子間相互作用的幾何/空間)。
2）通過選擇合適的有機-無機雜化域，可以將同樣的方法轉移到多相電催化劑上。未來發(fā)展的三個新興趨勢包括：（1）表面工程：控制多相混合界面的面和缺陷
當考慮多晶材料時，可能無法精確識別控制 CO2RR 的結構特征。(2) 仿生催化劑設計：在多相混合界面塑造協(xié)同和級聯(lián)機制。(3) 單原子催化劑：雖然使用單原子催化劑 (SAC) 的想法在催化領域已經存在至少十年，但它們作為“前沿催化材料”的角色是最近才出現(xiàn)的。SAC 的吸引力主要是由于單一金屬效率的理論最大化，符合當前增強原子經濟過程的可持續(xù)性趨勢。
Michele Melchionna et al. Electrocatalytic CO2 reduction: role of the cross-talk at nano-carbon interfaces. Energy Environ. Sci., 2021.
DOI: 10.1039/D1EE00228G
https://doi.org/10.1039/D1EE00228G
6. AM綜述：石墨烯負載的原子分散金屬作為雙功能催化劑用于基于轉化反應的下一代電池的研究進展
基于轉化反應的下一代電池，包括水系金屬-空氣電池、非水堿金屬-O2和-CO2電池、堿金屬硫化物電池和堿金屬離子電池，引起了人們的極大興趣。然而，活性物質的低效可逆轉化嚴重限制了它們的應用。目前，迫切需要開發(fā)雙功能催化劑來加速放電和充電過程中的轉化反應動力學。石墨烯或類石墨烯碳負載的原子分散金屬催化劑（G-ADMC）已被證明在各種電催化反應中表現(xiàn)出優(yōu)異的活性，是很有前途的候選催化劑。與僅在一個方向上需要高活性的用于催化的G-ADMC不同，用于可充電電池的G-ADMC應該在放電和充電方面均可提供高活性。
基于此，清華大學深圳國際研究生院周光敏，成會明院士總結了基于轉化反應的新一代充電電池雙功能G-ADMC的設計和制備的研究進展。
本文要點：
1）基于轉化反應的下一代充電電池，包括水系鋁-空氣電池（AABs）和鋅-空氣電池（ZABs）、堿金屬-O2和-CO2電池、堿金屬硫化物電池和堿金屬離子半電池被認為是很有前途的用于大規(guī)模儲能應用的候選電池技術。這些電池的高電化學性能是由高反應動力學決定的，而高反應動力學定性地依賴于高結構穩(wěn)定性、導電性和離子擴散動力學。此外，較高的反應動力學導致活性物質在放電和充電過程中的可逆轉化程度高，電壓間隙小。與傳統(tǒng)的結構穩(wěn)定性、電導率和離子擴散速率不同，活性物質的回收程度和可逆轉換反應的往返能量效率可以用來定量研究電化學性能。作者將對這些電池的工作原理和特點進行了簡要的概述，并分析每個電池系統(tǒng)中限制可逆轉換動力學的主要因素。
2）新型轉化型活性劑存在的嚴重問題刺激了ADMC的發(fā)展，特別是G-ADMC具有較大的表面積和優(yōu)良的電導率，G-ADMC體系的催化活性由其形貌、活性位點數(shù)量和固有活性決定，本征活性在動力學中起著關鍵作用，而其在很大程度上取決于其原子結構。因此，金屬原子的構型、配位環(huán)境和數(shù)量對G-ADMC的固有活性起著至關重要的作用。作者接下來總結了G-ADMC的原子結構和固有活性之間的關系。
3）開發(fā)具有高雙功能活性、比表面積大、電導率高的新型催化劑材料是實現(xiàn)基于轉換反應的下一代高性能可充電電池的關鍵。在這方面，近年來人們設計和報道了諸多新型G-ADMC作為潛在的催化劑材料。作者重點總結了基于可逆轉換反應的可充電電池雙功能G-ADMC材料的發(fā)展機遇、指導方針和挑戰(zhàn)。
4）作者最后指出，盡管最近人們已經取得了一些進展，但目前用于高性能可充電電池的雙功能G-ADMC的研究仍然效率低下，而且耗費大量的時間和資源。在未來的研究中，該研究需要聚焦機器學習、本征活性、集成、精確合成、幾何結構和原位/operando表征等六個方面。
Biao Chen, et al, Graphene-Supported Atomically Dispersed Metals as Bifunctional Catalysts for Next-Generation Batteries Based on Conversion Reactions, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202105812
https://doi.org/10.1002/adma.202105812
7. AM：通過狀態(tài)轉換提高光熱轉換效率以用于癌癥治療
提高光熱轉換效率(PCE)是改善光熱治療(PTT)效果的關鍵。然而，目前促進PCE的策略往往需要對光熱試劑進行復雜的合成或修飾，從而會極大地影響其實際應用。深圳大學王東副教授、韓婷助理教授和香港科技大學唐本忠院士設計了一種將光熱劑從聚集態(tài)轉變?yōu)榉稚B(tài)來促進PCE的簡便策略。
本文要點：
1）與聚集態(tài)相比，具有半導體性質的光熱試劑可以在分散態(tài)下實現(xiàn)自由旋轉，進而通過扭曲的分子內電荷轉移(TICT)效應以實現(xiàn)高效的無輻射耗散，從而產生優(yōu)異的光熱性能。研究表明，在pH響應型聚合物納米載體的基礎上，通過從納米粒子釋放光熱分子可以實現(xiàn)狀態(tài)轉變。當pH值從7.4降到5.0時，PCE會從43%上升到60%。
2）研究表明，該納米粒子的分解和狀態(tài)轉化行為也能在癌細胞的溶酶體中順利進行，從而表現(xiàn)出高效的癌癥光熱消融治療性能。綜上所述，這一研究所開發(fā)的狀態(tài)轉化以增強助推PCE的策略能為推廣PTT技術的實際應用提供一個新的平臺。
Jie Li. et al. A Facile Strategy of Boosting Photothermal Conversion Efficiency through State Transformation for Cancer Therapy. Advanced Materials. 2021
DOI: 10.1002/adma.202105999
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202105999
8. AM：一種基于橡膠/碳納米管的高性能、靈敏、可穿戴的多功能傳感器用于用于人體運動和皮膚溫度檢測
近年來，柔性可穿戴電子設備由于其固有的特性，在個人健康監(jiān)測、人體運動檢測和感覺皮膚等領域作為傳統(tǒng)剛性金屬導體的替代品引起了人們極大的興趣。然而，大多數(shù)可穿戴傳感器普遍存在可伸縮性差、靈敏度差、強度不理想、電導率低、傳感功能單一等問題，嚴重限制了其實際應用。近日，廣西大學徐傳輝教授報道了以羧基丁苯橡膠（XSBR）和親水性絲膠（SS）非共價鍵修飾碳納米管（CNTs）為基礎，合理設計了氫鍵交聯(lián)網(wǎng)絡，并將其制成多功能傳感器。
本文要點：
1）該傳感器可檢測微弱變形和大變形，其檢測下限為1%應變，伸長率高達217%，強度為12.58 MPa，靈敏度高，測量系數(shù)高達25.98，電導率為0.071 S m?1，滲流閾值為0.504 wt%。
2）所制備的傳感器還具有令人印象深刻的熱響應（0.01636 °C?1） 并實現(xiàn)人體溫度測量的應用。此外，多功能，可擴展的XSBR/SSCNT傳感器具有實時和原位生理信號的集成跟蹤能力，為開發(fā)人類健康和體育應用中的可穿戴人工智能提供了一條很有前景的途徑。
Mengzhuan Lin, et al, A High-Performance, Sensitive, Wearable Multifunctional Sensor Based on Rubber/CNT for Human Motion and Skin Temperature Detection, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202107309
https://doi.org/10.1002/adma.202107309
9. Nano Letters：Li3HoBr6快鋰離子導體用于穩(wěn)定的全固態(tài)鋰?硫電池
稀土（RE）固態(tài)鹵化物電解質（HEs）因其優(yōu)異的電化學性能，近年來在鋰離子全固態(tài)電池（ASSBs）領域得到了廣泛的研究。近日，南開大學杜亞平教授，香港理工大學黃勃龍教授報道了采用固相反應法合成了一種新型稀土基HE Li3HoBr6（LHB）。
本文要點：
1）研究人員通過詳細的表征和分析，確定了LHB的結構和組成。此外，密度泛函理論(DFT)計算揭示了鋰離子（Li+）在LHB中的遷移路徑，它主要依賴于從原始位點到最近的空位八面體位點的面外遷移。
2）制備的LHB在室溫下具有較寬的電化學窗口（1.5 ~ 3.3 V）和較高的離子電導率（1.1×10-3 S cm-1），且易于與電極材料冷壓形成薄片。進一步的基于LHB的鋰-硫（Li-S）ASSB有良好的電化學性能，包括高庫侖效率和400次的出色循環(huán)穩(wěn)定性。此外，在放電-充電過程中界面電阻可以忽略不計。
這些結果表明，LHB可作為ASSBs的理想候選SSE。
Xiaomeng Shi, et al, Fast Li-ion Conductor of Li3HoBr6 for Stable All-Solid-State Lithium?Sulfur Battery, Nano Lett., 2021
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c03573
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c03573
10. Nano Letters：納米晶轉化法用于制備晶圓級過渡金屬二硫屬化物及其合金單層用于大規(guī)模超薄柔性電子產品
二維（2D）過渡金屬二硫屬化物（TMD）層是一種單胞厚度材料，根據(jù)其大小、形貌和化學成分具有可調的物理性能。為了實現(xiàn)從實驗室規(guī)模研究過渡到工業(yè)規(guī)模的應用，需要進行工藝開發(fā)以實現(xiàn)晶圓級TMDs生長和可擴展的器件制造。
近日，韓國首爾大學Dae-Hyeong Kim，Jungwon Park，韓國順天大學Sangdeok Shim報道了基于納米顆粒前驅體的轉化化學，開發(fā)了一種通用的常壓化學氣相沉積（APCVD）工藝，成功實現(xiàn)了TMD單分子膜的晶圓級控制生長。
本文要點：
1）研究發(fā)現(xiàn)，得益于納米粒子的膠體穩(wěn)定性和高反應活性，少量前體均勻分布，并在英寸級基底上通過固-氣-固過渡實現(xiàn)TMD單層膜的均勻快速生長。
2）通過簡單地使用混合納米顆粒前驅體，這種方法很容易擴展到具有不同成分的TMD合金的晶圓級生長，如具有可調帶隙能的Mo1?xWxS2。
3）基于這種方法生長的均勻的MoS2薄膜使得場效應晶體管的大規(guī)模制造及其在整個襯底上具有均勻性能的超薄柔性電子器件的應用成為可能。
Jihoon Kim, et al, Wafer-Scale Production of Transition Metal Dichalcogenides and Alloy Monolayers by Nanocrystal Conversion for Large-Scale Ultrathin Flexible Electronics, Nano Lett., 2021
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02991
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02991
11. AFM：優(yōu)化rGO海綿異質材料的阻抗匹配實現(xiàn)超寬帶電磁吸收
還原的氧化石墨烯（rGO）海綿在高頻段表現(xiàn)出令人興奮的電磁吸收（MA）性能。然而，由于很難在良好的界面阻抗匹配和較強的介質損耗之間取得平衡，使得在低頻（2-4 GHz）實現(xiàn)理想的MA性能仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。近日，哈工大Yibin Li，北京理工大學Yixing Huang報道了基于不同單元形狀的rGO海綿的MA異質材料。通過實驗和仿真研究了單元形狀與MA性能之間的關系。
本文要點：
1）將濃度為8 mg mL-1的GO溶液倒入硅膠模具中。經?18 °C冷凍+冷凍干燥5 d后，得到GO海綿。然后用水合肼（N2H4）水蒸氣還原GO海綿，生成不同形狀的GS，制備了四種形狀的GS（球體、立方體、六角棱柱和平截錐體金字塔），分別記為GS-s、GS-c、GS-hp和GS-fp。
2）結果表明，GS-fp超材料具有超寬帶MA特性，在2.4~4 0 GHz范圍內具有合適的電磁波吸收（反射損耗小于?10 dB）。在2~40 GHz頻段，平均吸收強度為?22.9 dB。強吸收帶寬可達32 GHz，吸收率達99%（?20 dB）。值得注意的是，即使入射角從5°增加到40°，反射損耗也沒有明顯的變化。這得益于其良好的阻抗匹配和較強的介電損耗。
這些輕質的錐體超材料在寬帶電磁防護方面有很好的應用前景。
Xianxian Sun, et al, Achieving Super Broadband Electromagnetic Absorption by Optimizing Impedance Match of rGO Sponge Metamaterials, Adv. Funct. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adfm.202107508
https://doi.org/10.1002/adfm.202107508
12. ACS Nano: 在具有固有疏水性的碳納米纖維上生長的 Bi2O3 納米片用于高性能 CO2 電還原
對不利氣候變化的日益關注推動了全球對減少二氧化碳排放的研究。在這方面，CO2電還原(CER)甲酸鹽是將CO2轉化為有用產品的有前途的方法之一。然而，為了獲得較高的甲酸鹽產率，現(xiàn)有的催化劑在保持較高的甲酸鹽選擇性和活性方面未能達到預期。有鑒于此，加拿大阿爾伯塔大學駱靜利院士等人，報道了在具有固有疏水性的碳納米纖維(CNF)上生長的Bi2O3納米片(NSs)，其甲酸鹽電流密度峰值為102.1 mA cm-2，甲酸鹽法拉第效率高達>93%，電位窗口非常寬，為1000 mV。
本文要點：
1）分別在疏水性碳納米纖維 (Bi2O3@C/HB) 和親水性碳納米纖維 (Bi2O3@C/HL) 兩種碳材料上原位生長了 Bi2O3納米片 (NSs)，并使用它們作為 CER 的陰極催化劑。
2）此外，CNF 上的Bi2O3 NSs 在流通池系統(tǒng)中運行時表現(xiàn)出良好的抗淹能力，并且可以提供 300 mA cm-2 的電流密度。分子動力學模擬表明，疏水性碳表面可以排斥水分子，形成堅固的固-液-氣三相邊界和高濃度的CO2層；兩者都可以通過局部高濃度的 CO2 和通過減少質子接觸來抑制析氫反應 (HER) 來提高 CER 活性。
3）這種防水作用還增加了催化劑表面的局部 pH 值，從而進一步抑制了 HER。
總之，該工作的發(fā)現(xiàn)可以為設計高活性 CER 催化劑提供重要的指導。
Shao-Qing Liu et al. Bi2O3 Nanosheets Grown on Carbon Nanofiber with Inherent Hydrophobicity for High-Performance CO2 Electroreduction in a Wide Potential Window. ACS Nano, 2021.
DOI: 10.1021/acsnano.1c05737
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c05737
