1. Science Advances：工程化晶體結(jié)構(gòu)定制電子-離子局域環(huán)境助力固態(tài)鋰-氧電池
固態(tài)鋰-氧電池（SSLOBs）因其高能量密度和優(yōu)異的安全性而備受關(guān)注。然而，其遲緩動(dòng)力學(xué)嚴(yán)重阻礙了它們的實(shí)際應(yīng)用。盡管人們正在努力設(shè)計(jì)高效的催化劑，但氣固界面上高效的氧氣反應(yīng)釋放和固態(tài)電極中的快速傳輸路徑仍然具有挑戰(zhàn)性。在鋰過(guò)渡金屬氧化物材料中，Li-Ru-O表現(xiàn)出較高的離子傳導(dǎo)動(dòng)力學(xué)。與RuO2相比，Li-Ru-O(如Li2RuO3)的(脫)嵌入電勢(shì)窗口幾乎與SSLOB的工作電壓重疊，這有利于離子傳導(dǎo)路徑的優(yōu)化。遺憾的是，其動(dòng)力學(xué)性能仍然不如傳統(tǒng)的固體電解質(zhì)，限制了高效固態(tài)正極（SSCs）的發(fā)展。與結(jié)構(gòu)良好的晶體相比，非晶態(tài)材料由于其獨(dú)特的局部環(huán)境，如隨機(jī)的鋰位置和擴(kuò)散通道，可能有助于離子動(dòng)力學(xué)，但很少有報(bào)道。
近日，哈工大王家鈞教授，F(xiàn)anpeng Kong展示了一種新型的Li-Ru-O復(fù)合材料的一體化電催化設(shè)計(jì)，通過(guò)調(diào)整晶體結(jié)構(gòu)來(lái)為固態(tài)氧電解創(chuàng)造一個(gè)平衡的氣固微環(huán)境。
本文要點(diǎn)：
1）通過(guò)低溫一步熱處理制備了具有明顯增強(qiáng)電子-離子導(dǎo)電動(dòng)力學(xué)的Li-Ru-O復(fù)合材料，其長(zhǎng)程結(jié)構(gòu)無(wú)序，原子配位無(wú)序。同時(shí)，理論計(jì)算表明，Li-Ru-O復(fù)合材料通過(guò)多維擴(kuò)散通道表現(xiàn)出增強(qiáng)的鋰離子和電子傳導(dǎo)動(dòng)力學(xué)。
2）采用Li-Ru-O復(fù)合材料的SSLOBs具有優(yōu)異的放電容量（15,219 mAh g?1,100 mA g?1）和低的放電/充電極化過(guò)電位(1.2 V)，這得益于加速了LiO2在放電過(guò)程中的電化學(xué)轉(zhuǎn)化，以及Li2O2在放氧過(guò)程中的分解。
這項(xiàng)工作為固體電池的高效氣-固電催化提供了基本的電極設(shè)計(jì)范例。
Xue Sun, et al, Tailoring electronic-ionic local environment for solid-state Li-O2 battery by engineering crystal structure, Sun et al., Sci. Adv. 8, eabq6261 (2022)
DOI: 10.1126/sciadv.abq6261
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq6261
2. Science Advances：超支化跨尺度石墨烯陣列的合理化設(shè)計(jì)用于耐用的高能鋰金屬電池
鋰(Li)金屬負(fù)極在高能電池方面表現(xiàn)出了非凡的潛力。然而，Li金屬電池的實(shí)際單元級(jí)能量密度通常受到較低的面容量(<3 mAh cm?2)的限制，這是因?yàn)楦呙嫒萘康腖i金屬負(fù)極在循環(huán)過(guò)程中加速退化。近日，新南威爾士大學(xué)Da-Wei Wang系統(tǒng)地研究了Li金屬負(fù)極的退化動(dòng)力學(xué)，并確定了一個(gè)將高面容量Li金屬負(fù)極的耐久性與Li主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理聯(lián)系起來(lái)的關(guān)鍵指標(biāo)。
本文要點(diǎn)：
1）研究人員確定，理想的Li基質(zhì)結(jié)構(gòu)既需要宏觀的滲流導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)來(lái)繞過(guò)阻抗積累，也需要精心設(shè)計(jì)的原子到微結(jié)構(gòu)來(lái)誘導(dǎo)空間均勻的鋰電鍍/剝離，并具有高的可逆性。
2）研究人員提出了超支化缺陷石墨烯垂直陣列的設(shè)計(jì)，用于在實(shí)際面容量水平(>6 mAh cm?2)下持久地進(jìn)行深層Li沉積和剝離。石墨烯陣列高度分散的缺陷和垂直空穴使Li循環(huán)行為得到很好的調(diào)節(jié)，具有很高的可逆性。超分支結(jié)構(gòu)有助于實(shí)現(xiàn)高效率的電荷轉(zhuǎn)移，這對(duì)持久的Li循環(huán)至關(guān)重要。
3）結(jié)果表明，裝有Li-HVDG負(fù)極的高能量高密度LMB電池在實(shí)際條件下表現(xiàn)出穩(wěn)定的循環(huán)性能，具有高的面容量、低的正負(fù)極容量比(N/P)和貧電解液供應(yīng)。
這項(xiàng)工作展示了鋰金屬電池實(shí)用化的前景。
Ruopian Fang, et al, Rationalized design of hyperbranched trans-scale graphene arrays for enduring high-energy lithium metal batteries, Sci. Adv. 8, eadc9961 (2022)
DOI: 10.1126/sciadv.adc9961
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adc9961
3. AM：一種Cu2+配位海藻酸鹽實(shí)現(xiàn)的超可逆CuF2正極
在所有金屬氟化物正極中，氟化銅（CuF2）由于高的理論電位（3.55 V）和高的容量（528 mAh/g），具有最高的能量密度。然而，CuF2只能進(jìn)行不到5次循環(huán)，這主要是由于充放電循環(huán)中嚴(yán)重的銅離子溶解所致。近日，受Ba2+-交聯(lián)型海藻酸鈉(SA)抑制錳溶解的啟發(fā)，馬里蘭大學(xué)王春生教授，達(dá)爾豪斯大學(xué)Chongyin Yang報(bào)道了一種用SA粘結(jié)劑和水溶劑制作的CuF2電極可以抑制在有機(jī)電解液中的溶解。
本文要點(diǎn)：
1）在將CuF2、水和SA混合到電極漿料中之后，在電極制造過(guò)程中，來(lái)自CuF2的微量溶解的Cu2+與漿料中的SA交聯(lián)，在CuF2顆粒的表面上形成保形涂層。Cu2+交聯(lián)的SA能夠?qū)崿F(xiàn)Li+的傳輸，但它阻礙Cu2+的傳輸，因此在充電/放電循環(huán)期間顯著抑制了CuF2正極在有機(jī)電解質(zhì)中的Cu溶解。
2）由于CuF2的水分敏感性，在電極涂覆過(guò)程中，CuF2在與水混合后轉(zhuǎn)化為水合Cu(OH)F和CuF2?2H2O。類似于無(wú)水CuF2，這些水合CuF2 (H-CuF2)也可在約3.0 V下與Li發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)。
3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，H-CuF2-SA電極在0.05 C下50次循環(huán)的可逆容量為420.4 mAh·g-1，能量密度高達(dá)1009.1 wh·kg-1，高于大多數(shù)金屬氟化物，凸顯了Cu基氟化物正極的出色性能。
Jiale Xia, et al, Super-reversible CuF2 cathodes enabled by Cu2+ coordinated alginate, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202205229
https://doi.org/10.1002/adma.202205229
4. AM：高熵金屬間化合物PtRhBiSnSb納米片助力高效醇氧化電催化
在原子水平上控制多金屬具有一定的挑戰(zhàn)性，特別是對(duì)于擁有五種或更多元素的高熵合金（HEAs）。近日，南方科技大學(xué)Zewei Quan，香港理工大學(xué)黃勃龍教授利用一鍋法合成了具有內(nèi)在隔離的Pt、Rh、Bi、Sn和Sb原子的六方密堆積（hcp）PtRhBiSnSb高熵金屬間化合物（HEI）納米片，以促進(jìn)液體燃料的電化學(xué)氧化。
本文要點(diǎn)：
1）利用這五種金屬的組合，結(jié)構(gòu)清晰的PtRhBiSnSb HEI納米片用于甲醇、乙醇和甘油在堿性電解質(zhì)中的電氧化，分別表現(xiàn)出19.529、15.558和7.535 A mg-1Pt+Rh的顯著質(zhì)量活性，代表了用于醇氧化反應(yīng)的最先進(jìn)多功能電催化劑。特別地，PtRhBiSnSb HEI在堿性環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的高甲醇氧化反應(yīng)(MOR)活性。
2）理論計(jì)算表明，第五金屬Rh的引入提高了PtRhBiSnSb HEI納米片中的電子轉(zhuǎn)移效率，這有助于提高氧化能力。同時(shí)，由于Bi、Sn和Sb位的協(xié)同保護(hù)，活性位點(diǎn)獲得了穩(wěn)定的電子結(jié)構(gòu)。
這項(xiàng)工作在開(kāi)發(fā)具有精細(xì)控制成分和性質(zhì)的良好定義的HEA方面提供了重要的研究進(jìn)展。
Wen Chen, et al, High-Entropy Intermetallic PtRhBiSnSb Nanoplates for Highly Efficient Alcohol Oxidation Electrocatalysis, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202206276
https://doi.org/10.1002/adma.202206276
5. Angew：共軛質(zhì)子化聚苯胺的氟化處理用于高性能鈉雙離子電池
雙離子電池（DIBs）的整體性能與正極的陰離子儲(chǔ)存性能密切相關(guān)。而DIBs的高能量/功率密度和穩(wěn)定性則受到正極的限制。氟(F)由于其吸電子、低范德華半徑和低極化率的特性，可以有效地調(diào)節(jié)共軛聚合物的光電性能。它也是一種有效的共振給體，可以減小導(dǎo)電聚合物的能隙。近日，與以往不同的是，南開(kāi)大學(xué)焦麗芳教授首次成功在質(zhì)子化的聚苯胺/碳納米管復(fù)合材料（FPHC）中引入氟元素來(lái)穩(wěn)定PF6-的存儲(chǔ)性能。
本文要點(diǎn)：
1）引入F元素后，HOMO-LUMO能隙減小，具有更好的導(dǎo)電性。PF6-與FPHC之間的可逆穩(wěn)定共價(jià)鍵源于PF6-中的F與FPHC中的-NH-上的H，整個(gè)優(yōu)化后的PF6-FPHC分子結(jié)構(gòu)趨于對(duì)稱，保證了FPHC在高電流密度下的循環(huán)穩(wěn)定性。
2）當(dāng)FPHC正極與納米顆粒狀硬碳(NLHC)負(fù)極耦合時(shí)，開(kāi)發(fā)的SDIB實(shí)現(xiàn)了高能量/功率密度（310 Wh kg-1/7720 W kg-1 ）并在2 A g-1的高速率下穩(wěn)定循環(huán)高達(dá)5000次。
3）同樣，研究人員組裝了相關(guān)的軟包SDIB，以進(jìn)一步展示其可行性，其可以驅(qū)動(dòng)具有小馬達(dá)(3 V，1 W)的制造的電動(dòng)真空吸塵器模型，突出了設(shè)計(jì)的SDIBs的足夠能量/功率輸出。
Zhiqin Sun, et al, Fluorination Treatment of Conjugated Protonated Polyanilines for High-performance Sodium Dual-Ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202211866
https://doi.org/10.1002/anie.202211866
6. AEM：氧化還原介質(zhì)的選擇用于鋰金屬電池中死鋰的再活化
長(zhǎng)期以來(lái)，鋰金屬電池一直受到枝晶生長(zhǎng)及其衍生的死鋰形成的影響。最近，人們提出了一種通過(guò)穿梭氧化還原介體來(lái)恢復(fù)鋰離子的新方法。然而，當(dāng)使用某些氧化還原介質(zhì)時(shí)，往往會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的自放電副反應(yīng)。基于此，華中科技大學(xué)黃云輝教授，Zhen Li提出了鋰金屬電池死鋰恢復(fù)活性的氧化還原介質(zhì)的選擇原則。
本文要點(diǎn)：
1）氧化還原介體的氧化還原電位應(yīng)低于充電截止電壓，以保證死鋰的循環(huán)反應(yīng)。同時(shí)，它還應(yīng)高于正極材料的氧化還原電位，以避免自放電的循環(huán)反應(yīng)。
2）研究人員以二茂鐵(Fc)、10-甲基吩噻嗪(MPT)和硫雜菲(Th)三種氧化還原介質(zhì)為例，闡明了選擇原則。并與空白組在LiFePO4|Cu無(wú)負(fù)極鋰金屬電池中的死鋰活化和自放電方面進(jìn)行了比較。
3）根據(jù)選擇原則預(yù)測(cè)，MPT是一種合適的氧化還原介體，可以有效地活化死鋰，并在帶電狀態(tài)停止3天后保持高容量。此外，作為選擇原則的延伸，2,2,6,6-四甲基哌啶氧基(TEMPO)也被證明是一種合適的氧化還原介體。
Jie Chen, et al, Selection of Redox Mediators for Reactivating Dead Li in Lithium Metal Batteries, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202201800
https://doi.org/10.1002/aenm.202201800
7. AEM：ZnTe/CoTe2異質(zhì)結(jié)中提高的擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)用于高倍率儲(chǔ)鉀
鉀離子電池因其極具吸引力的電池電壓和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的特性，在大規(guī)模儲(chǔ)能方面具有實(shí)用潛力。這其中，開(kāi)發(fā)具有高倍率性能和滿意循環(huán)壽命的負(fù)極材料是將這種電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)用化的關(guān)鍵因素之一。近日，阿德萊德大學(xué)郭再萍教授、張仕林，Chaofeng Zhang報(bào)道了一種模板輔助的方法來(lái)獲得雙金屬碲化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)，該異質(zhì)結(jié)構(gòu)負(fù)載在N摻雜的碳?xì)ぃ╖nTe/CoTe2@NC）上，促進(jìn)了K+離子的擴(kuò)散，從而實(shí)現(xiàn)了電荷的快速轉(zhuǎn)移。
本文要點(diǎn)：
1）結(jié)果表明，在碲化物異質(zhì)結(jié)中，富電子的Te位點(diǎn)和由電子轉(zhuǎn)移到CoTe2的內(nèi)置電場(chǎng)同時(shí)提供了豐富的陽(yáng)離子吸附位，促進(jìn)了界面電子在鉀化/脫鉀過(guò)程中的傳輸。
2）由異質(zhì)結(jié)提供的相對(duì)細(xì)小的ZnTe/CoTe2納米粒子具有很高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并且在5 A g?1下具有高達(dá)5000次循環(huán)的高度可逆容量。
3）此外，通過(guò)合理的實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算相結(jié)合，研究人員證明了K+在碲化物異質(zhì)結(jié)中擴(kuò)散的勢(shì)壘明顯低于單獨(dú)的相應(yīng)勢(shì)壘。
這種對(duì)碲化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)中快速、持久的電荷轉(zhuǎn)移的定量設(shè)計(jì)可以為合理設(shè)計(jì)低成本的能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換電池提供直接的幫助。
Chaofeng Zhang, et al, Accelerated Diffusion Kinetics in ZnTe/CoTe2 Heterojunctions for High Rate Potassium Storage, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202202577
https://doi.org/10.1002/aenm.202202577
8. AEM：磁感應(yīng)加熱銅修飾碳化鐵納米粒子作為適應(yīng)性多功能催化劑用于醛的選擇性加氫脫氧
將醛選擇性加氫脫氧為多官能芳族底物側(cè)鏈中的亞甲基單元是精細(xì)化工和制藥工業(yè)的重要轉(zhuǎn)變，并且還被認(rèn)為是化學(xué)能轉(zhuǎn)化，尤其是將生物質(zhì)原料升級(jí)為增值化學(xué)品的重要因素。近日，馬克斯·普朗克化學(xué)能量轉(zhuǎn)換研究所Alexis Bordet按照有機(jī)金屬方法制備了銅修飾的碳化鐵納米粒子（Cu@ICNPs），獲得了可以磁性加熱的多功能催化體系。
本文要點(diǎn)：
1）ICNPs充當(dāng)加熱劑，以極其局部化、快速和有效的方式從交流磁場(chǎng)產(chǎn)生熱能，從而加熱和活化存在于其表面的具有催化活性的含Cu NPs。當(dāng)暴露于磁感應(yīng)時(shí)，Cu@ICNPs催化劑能夠在溫和的可觀察條件下（約100 ℃，3 bar H2）選擇性加氫脫氧芳族醛，而不氫化芳環(huán)。
2）大范圍的芐型和非芐型醛，包括關(guān)鍵的生物質(zhì)衍生平臺(tái)化學(xué)品，可以有效地轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的芳香族烷烴。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)Cu@ICNPs催化系統(tǒng)適應(yīng)于間歇供電，當(dāng)考慮使用替代的可再生能源時(shí)，具有重要意義。相比之下，Cu@ICNPs、ICNPs或Cu NPs在常規(guī)加熱，甚至高達(dá)200 ℃時(shí)表現(xiàn)出低活性。
這項(xiàng)工作證明了使用磁感應(yīng)加熱在溫和的壓力和溫度下用不含貴金屬的催化劑進(jìn)行具有挑戰(zhàn)性的加氫脫氧反應(yīng)的可行性，同時(shí)能夠應(yīng)對(duì)不穩(wěn)定的能源。
Sheng-Hsiang Lin, et al, Copper-Decorated Iron Carbide Nanoparticles Heated by Magnetic Induction as Adaptive Multifunctional Catalysts for the Selective Hydrodeoxygenation of Aldehydes, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202201783
https://doi.org/10.1002/aenm.202201783
9. ACS Nano：離子液體輔助合成亞穩(wěn)態(tài)過(guò)渡金屬二硫?qū)倩衔锏南喙こ?/span>
金屬族VIB過(guò)渡金屬二硫?qū)倩铮?T-TMDs）因其在電催化、超級(jí)電容器、電池等方面的優(yōu)異性能而引起了人們的極大興趣，但其嚴(yán)格的制備條件和熱力學(xué)亞穩(wěn)特性極大地限制了其廣泛的應(yīng)用。因此，以簡(jiǎn)單、大規(guī)模的策略獲得穩(wěn)定、高濃度的1T-TMDs具有重要意義。近日，普林斯頓大學(xué)Yiteng Zheng，南開(kāi)大學(xué)Wenjun Zheng報(bào)道了一種簡(jiǎn)單、安全和大規(guī)模的策略，通過(guò)離子液體輔助水熱法獲得高濃度的1T-TMDs，包括1T-MoS2、1T-WS2、1T-MoSe2和1T-WSe2。
本文要點(diǎn)：
1）研究發(fā)現(xiàn)，[BMIM]SCN能夠吸附在1T-MoS2表面，空間位阻、π?π堆積和離子液體氫鍵的影響共同穩(wěn)定了1T-MoS2。
2）密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，咪唑環(huán)上C(2)位的氫原子與1T-MoS2的3個(gè)表面S原子形成分叉氫鍵，導(dǎo)致電子從[BMIM]SCN向1T-MoS2轉(zhuǎn)移，提高了1T-MoS2的穩(wěn)定性。
3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，MoS2-IL在室溫下可在空氣中保持180天的高穩(wěn)定性。此外，在電流密度為10 mA cm?2時(shí)，MoS2-IL表現(xiàn)出優(yōu)異的HER性能，其過(guò)電位為196 mV。
這種基于離子液體的合成方法可以擴(kuò)展到控制其他無(wú)機(jī)納米材料的相。
Jianing Yang, et al, Phase Engineering of Metastable Transition Metal Dichalcogenides via Ionic Liquid Assisted Synthesis, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c06549
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c06549
10. ACS Nano：一種基于固有微孔性聚合物合成的多孔但機(jī)械強(qiáng)度高的全無(wú)機(jī)抗反射涂層
減反射膜被廣泛應(yīng)用于減少界面處的光反射，從而提高光的透過(guò)率。具有低折射率的弧線對(duì)于太陽(yáng)能電池、顯示器(移動(dòng)電話、計(jì)算機(jī)和電視屏幕)、望遠(yuǎn)鏡鏡頭、照相機(jī)和眼鏡等廣泛的應(yīng)用非常重要。近日，芝加哥大學(xué)Supratik Guha，阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室Elena V. Shevchenko引入本征微孔1聚合物(PIM-1)來(lái)設(shè)計(jì)具有優(yōu)異力學(xué)性能的單層和多層全無(wú)機(jī)增透膜（ARCs）。
本文要點(diǎn)：
1）使用PIM-1作為連續(xù)滲透合成的模板，研究人員成功制備出機(jī)械穩(wěn)定的高度均勻的AlOx共形薄膜，其孔隙率為50%，折射率為1.41，而無(wú)孔AlOx的折射率為1.76，非常適合于高端光學(xué)系統(tǒng)或觸摸屏中常用的基板(如藍(lán)寶石、導(dǎo)電玻璃、可彎曲玻璃等)。
2）結(jié)果表明，這種薄膜可以用作單層ARC，只需在襯底的一側(cè)沉積，就可以將藍(lán)寶石在500 nm處的菲涅耳反射降低到0.1%。此外，使用嵌段共聚物沉積具有更高孔隙率的第二層可以設(shè)計(jì)出漸變折射率雙層涂層。僅具有兩層且總厚度小于200 nm的AlOx結(jié)構(gòu)能夠在較寬的光譜范圍內(nèi)將正常照明下的菲涅耳反射降低到0.5%以下，在700 nm處的反射率為0.1%。
3）此外，最重要的是，研究人員證明了高滲透性的單層和漸變折射率雙層電弧具有高硬度和抗劃痕性的特點(diǎn)。硬度和最大可達(dá)載荷分別為7.Gpa和13mN，劃痕深度約為130 nm，對(duì)于由兩個(gè)孔隙率分別為50%和85%的AlOx層組成的結(jié)構(gòu)極具前景。此外，涂層的這種機(jī)械性能還可以使其用作其他光學(xué)涂層的保護(hù)層。
Cheng Ji, et al, Porous but Mechanically Robust All-Inorganic Antireflective Coatings Synthesized using Polymers of Intrinsic Microporosity, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c05592
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05592
11. ACS Nano：熔鹽電解法制備鍺納米線用于鋰電池負(fù)極
鍺(Ge)基材料可以作為高能鋰離子電池(LIB)的負(fù)極候選材料。然而，巨大的體積膨脹導(dǎo)致的快速容量衰減嚴(yán)重阻礙了它們的應(yīng)用。基于此，北京工業(yè)大學(xué)Xu Zhang，Haijun Yu提出了一種熔鹽電解法合成Ge納米線，其精細(xì)結(jié)構(gòu)由GeO2前驅(qū)體的孔隙率控制。
本文要點(diǎn)：
1）Ge納米線具有良好的電化學(xué)穩(wěn)定性，可作為鋰離子電池的負(fù)極材料。優(yōu)化的Ge納米線負(fù)極材料具有高的可逆容量，在300 mA g?1下1058.9 mAh g?1容量可循環(huán)300次，在3000 mA g?1下，602.5 mAh g?1的容量，可進(jìn)行900次循環(huán)。
2）通過(guò)原位電子顯微鏡和X射線衍射儀與電化學(xué)結(jié)果的對(duì)比，研究人員揭示了與電化學(xué)循環(huán)同時(shí)發(fā)生的Li?Ge相變遵循c-Ge→a-LixGe→c-LixGe(Li7Ge2)→c-LixGe(Li22Ge5和Li15Ge4)→c-LixGe(Li7Ge2)→a-LixGe→a-Ge的順序。此外，Ge-P-40|LLO全電池在1 C下100次循環(huán)的容量保持率為84.5%，這表明Ge納米線作為L(zhǎng)iB負(fù)極材料具有良好的兼容性和潛力。
這項(xiàng)工作揭示了電解法合成高性能合金型二次電池負(fù)極材料的重要意義。
Huan Liu, et al, Germanium Nanowires via Molten-Salt Electrolysis for Lithium Battery Anode, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c04748
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c04748
12. ACS Nano：一種納米級(jí)凱夫拉液晶氣凝膠纖維
氣凝膠纖維是氣凝膠多孔網(wǎng)絡(luò)和纖維細(xì)長(zhǎng)幾何形狀的同時(shí)體現(xiàn)，在隔熱方面顯示出優(yōu)于天然和合成纖維的重要優(yōu)勢(shì)。然而，如何在動(dòng)態(tài)溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變過(guò)程中控制所得氣凝膠纖維的結(jié)構(gòu)單元取向度以擴(kuò)展其新興應(yīng)用的功能是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
近日，中科院蘇州納米所張學(xué)同研究員以凱夫拉（Kevlar）納米纖維為原料，依次通過(guò)液晶紡絲、動(dòng)態(tài)溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變、冷凍干燥和冷等離子體疏水化制備了具有不同結(jié)構(gòu)單元取向度的納米級(jí)凱夫拉液晶（NKLC）氣凝膠纖維。
本文要點(diǎn)：
1）由此產(chǎn)生的NKLC氣凝膠纖維表現(xiàn)出極高的機(jī)械強(qiáng)度(41.0 MPa)、優(yōu)異的隔熱性能(0.037 W·m-1·K-1)和自清潔性能(水接觸角為154°)。
2）超疏水NKLC氣凝膠纖維可以在氣凝膠和凝膠狀態(tài)之間循環(huán)轉(zhuǎn)換，而包含不同結(jié)構(gòu)單元取向度的凝膠纖維在偏振光下顯示出可區(qū)分的亮度。
3）基于這些性能，用高取向和低取向NKLC氣凝膠纖維編織或刺繡的數(shù)字紡織品能夠在一平方米內(nèi)實(shí)現(xiàn)高達(dá)6.0 Gb的信息加密和按需解密。
因此，可以預(yù)見(jiàn)，調(diào)整結(jié)構(gòu)單元的取向度將是賦予液晶氣凝膠纖維性能以用于熱絕緣之外的潛在應(yīng)用的合適策略。
Zengwei Liu, et al, Nanoscale Kevlar Liquid Crystal Aerogel Fibers, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c06591
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c06591
