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納米前沿頂刊日報20190129

納米人納米人 2019-01-28

1.NREL最新Sci. Adv.：持久性鐵電疇在MAPbI₃中的存在和影響

MAPbI₃已經表現出優異的光伏性能，但其鐵電性在光伏響應的存在和影響仍存在很大爭議。美國國家可再生能源實驗室研究團隊證實了MAPbI₃單晶中的鐵電性，并證明了通過鐵電疇工程調節電子響應。鐵電響應在57 °C以上急劇下降，這與四方相-立方相變一致。研究表明，在極化時碘能級峰的結合能發生400 meV的偏移。控制鐵電響應的能力為通過域工程（domainengineering）增加器件穩定性和光伏性能提供了一條新途徑。

Garten L M, Moore D T, etal. The existence and impact of persistent ferroelectric domains in MAPbI₃.Science Advances, 2019.

DOI: 10.1126/sciadv.aas9311

http://advances.sciencemag.org/content/5/1/eaas9311.abstract

2.新南威爾士大學Nature Commun.：光和偏壓對金屬鹵化物鈣鈦礦的結構影響

目前，光和偏壓對金屬鹵化物鈣鈦礦的影響的潛在機制的基本理解仍然缺乏。新南威爾士大學研究團隊系統地研究由光和偏壓引起的鈣鈦礦的結構變化。研究表明，在鈣鈦礦晶粒內存在周期性條紋的鐵彈性區域，間距在40到350 nm之間，并且可以在照射下以及通過電偏壓顯著地調制。這些施加的偏壓誘導了結構扭曲。并試圖揭示金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池中I-V滯后的潛在起源。

Kim D, Yun J S, et al. Light- and bias-induced structural variations in metal halide perovskites. Nature Communications,2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-08364-1

https://doi.org/10.1038/s41467-019-08364-1

3. 北理工JACS：聚乙二醇在COF中提供快速的Li⁺遷移途徑

具有良好定制通道的COF能夠容納離子并提供傳導途徑，但由于強烈的庫侖作用和缺乏傳輸介質，直接在COF的通道中包含鋰鹽會導致有限的離子傳輸能力。北京理工大學Xiao Feng和Bo Wang團隊將低分子量PEG摻入具有陰離子，中性或陽離子骨架的COF開放通道中來促進COF中的離子傳導，限制在良好排列通道中的PEG保留了高柔韌性和Li⁺溶劑化能力。

其中，PEG-Li⁺@EB-COF-ClO₄的離子電導率在120 ℃達到1.78×10^-3 Scm^-1，且沒有任何殘留溶劑，該值是所有基于聚合物晶體多孔材料的全固態離子導體中最高值。結晶多孔材料提供有序和受限的空間，不僅可以包封PEG/Li⁺，還可以調節它們的熱行為以及促進Li離子對的離解。由于具有熱穩定性，無溶劑殘留特性和高離子傳導性，具有較寬的工作溫度，將其作為固態電解質具有很大的潛力，具有實際應用價值。

Guo Z, Zhang Y, Dong Y, et al. Fast Ion Transport Pathway Providedby Polyethylene Glycol Confined in Covalent Organic Frameworks. Journal of the American Chemical Society, 2019.

DOI: 10.1021/jacs.8b13551

https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13551

4. 伍倫貢大學Angew.：TiO₂納米晶中的P調制觸發表面無序實現卓越的儲鈉性能

結構調制和表面工程對于快速有效的電荷存儲具有顯著的優勢。澳大利亞伍倫貢大學侴術雷、Lei Wang和Hui Liu團隊提出了磷調制策略，同時實現表面結構無序化與內部原子級P摻雜，以提高TiO₂的Na⁺儲存動力學。所得到的P摻雜TiO₂納米晶具有顯著的核-殼-殼特征：（i）內核為原子級P摻雜TiO₂，其中P摻雜劑的引入顯著提高了電荷轉移反應動力學和結構穩定性；（ii）在碳涂層和TiO₂核之間形成薄的無序結構中間層，可以顯著增加電化學活性；（iii）最外層的N摻雜石墨碳納米層能夠確保快速的電子傳輸。

研究發現原子級P摻雜的TiO₂納米晶表現出有利的電子結構，增強的結構穩定性、Na⁺轉移動力學以及表面電化學反應性，在Na⁺插入期間僅有~0.1％的體積變化，具有真正的零應變特性。該材料展示出優異的儲Na性能，包括超高倍率（50C下210 mAh g^-1）和強大的長循環穩定性（30 C下5000次循環無顯著的容量衰減）。

Xia Q, Huang Y, Xiao J, et al. Phosphorus Modulation Triggered Surface Disorder in Titanium Dioxide Nanocrystals Enables Exceptional SodiumStorage Performance. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201813721

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201813721

5. Alexis Grimaud最新Angew.：銥基鈣鈦礦表面的溶解/沉淀平衡作為OER催化劑

最近，基于Ir(V)的鈣鈦礦類材料被提出作為酸性介質中的析氧反應（OER）催化劑，并具有良好的性能。但觀察到銥溶解和表面重建，因此人們質疑這些催化劑表面上的真實活性位點。Alexis Grimaud課題組將雙鈣鈦礦結構Sr₂MIr(V)O₆ (M=Fe,Co)和RP結構Sr₂Fe_0.5Ir_0.5(V)O₄作為酸性介質中的OER催化劑，觀察到它們的活性大致等于先前報道的La₂LiIrO₆和Ba₂PrIrO₆的活性。

研究者在化學或電化學條件下將電化學測量與銥溶解相結合，提出了一種普遍存在的“溶解-電沉積/沉淀”機制，用于測量這些鈣鈦礦的OER活性來源。結果表明在這些鈣鈦礦表面上沉積IrO_x層是其OER活性的原因。通過實驗重建銥Pourbaix圖，這將有助于指導未來研究控制銥物種的溶解/沉淀平衡，以設計更好的基于Ir的OER催化劑。

Zhang R, Dubouis N, Osman M B, et al. Dissolution/precipitation equilibrium on the surface of iridium‐based perovskites as oxygen evolution reaction catalysts in acidic media. Angewandte Chemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201814075

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201814075

6. 吉林大學AM：溶劑誘導自組裝策略合成分級多孔聚合物

具有協調的納米形態的多孔聚合物可用于許多領域，但是在一種聚合物中難以同時滿足高表面積，分級結構和有序孔。吉林大學Zhen-An Qiao課題組報道了溶劑誘導的自組裝策略以合成具有可調形態，中孔結構和微孔孔壁的分級多孔聚合物。聚（環氧乙烷）-b-聚苯乙烯（PEO-b-PS）二嵌段共聚物膠束通過Friedel-Crafts反應交聯，這是一種將膠束固定在具有明確結構的多孔聚合物中的新方法。

改變溶劑的極性對疏油/油脂的相互作用具有顯著影響，并且PEO-b-PS的自組裝結構可以從聚集的納米顆粒到中空球體甚至實現中孔塊體。研究者系統地分析了PEO-b-PS的組成和混合溶劑組分對產物的孔結構和形態的影響。超高交聯中空聚合物球體為K2PdCl4原位還原成超小Pd納米粒子提供了有限的微環境，其在烴類和醇類的無溶劑催化氧化中表現出優異的催化性能。

Gao T, Wang T, Wu W, et al. Solvent‐Induced Self‐Assembly Strategy to Synthesize Well‐Defined Hierarchically Porous Polymers. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201806254

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201806254

7. 劉忠范AM綜述：用于可穿戴電子設備的碳納米材料柔性電池

可穿戴電子產品近年來受到了相當多的關注。目前迫切需要可彎曲/折疊的柔性電池，且它們的電化學功能應在形變狀態下能夠穩定地保持。碳納米管，石墨烯和它們的復合材料作為柔性材料表現出優異的性能，使得它們非常適用于柔性電池。劉忠范院士與Ziping Wu、Di Wei團隊從材料制造、結構設計和性能優化的角度討論了使用碳納米材料的柔性電池的最新進展。根據目前的進展，概述和突出了現有的優勢，挑戰和前景。