材料前沿最新綜述精選(2017年12月第3周)

1、Nano Energy綜述: 堿性介質中的氫氧化反應：電催化劑機理最新進展

圖1 電催化劑表面反應通道示意圖

質子交換膜燃料電池(PEMFCs)的緩慢陰極氧還原反應（ORR）在很大程度上依賴于使用大量無法負載的Pt基電催化劑來加速其反應速率。PEMFC中的陽極氫氧化反應(HOR)在50μg/cm²或更低的Pt負載下也具有較快的反應速率，然而在堿性介質中反應速率會減少兩個數量級，因此需要基于PGM高負載的電催化劑來加快反應速率。近日，來自大連理工大學的宋玉江教授 (通訊作者)等人概述了堿性HOR電催化劑的評價方法，重點介紹了堿性HOR電催化劑的詳細測定條件。此外，作者初步得出了一種標準和通用的評估方法，能夠輕松地比較不同組的堿性HOR電催化劑，并保證所需電催化劑的準確識別。

文獻鏈接：Hydrogen Oxidation Reaction in Alkaline Media: From Mechanism to Recent Electrocatalysts (Nano Energy: 10.1016/j.nanoen.2017.12.008）

2、Advanced Energy Materials綜述: 多孔二維納米材料在電化學儲能中的應用

圖2 多孔/有孔二維納米材料的儲能示意圖

二維納米材料有著眾多優良特性，如豐富的活性表面和開放的離子擴散通道，能夠實現鋰離子的快速運輸和儲存。然而，在電極組裝過程中二維納米材料由于自重疊所造成的活性表面減少，離子遷移途徑延長以及離子遷移動力學緩慢等問題困擾著人們。近日，來自美國德克薩斯大學奧斯汀分校的余桂華教授(通訊作者)等人 概述了多孔/有孔二維納米材料在電化學儲能方面取得的重要進展，作者深入討論了其合成制備方法以及優勢特性。此外，作者還介紹了多孔/有孔二維納米材料在電容器，鋰鈉電池以及其他新興電池領域的應用。

文獻鏈接：Holey 2D Nanomaterials for Electrochemical Energy Storage (Adv. Energy Mater.: 10.1002/aenm.201702179）

3、Chemical Reviews綜述: 用于設計生物材料和治療應用的小型生物活性肽

圖3 生物活性肽結構示意圖

肽是一種在生物體內有著重要作用的生物大分子，通過化學合成或者分子重組可以獲得短肽，應用于治療、診斷以及生物納米材料的制備中。近日，來自英國雷丁大學的I. W. Hamley (通訊作者) 等人概述了短生物活性肽序列的研究進展。作者介紹了從生物材料到醫用治療都能用到的關鍵短生物活性肽序，例如細胞粘附基序，結構肽，神經肽，淀粉樣肽和抗氧化肽等。文章總結了應用于小型肽藥物和新型生物肽基材料的一系列重要序列。

文獻鏈接: Small Bioactive Peptides for Biomaterials Design and Therapeutics (Chem. Rev.: 10.1021/acs.chemrev.7b00522）

4、Accounts of Chemical Research綜述：用于活性金屬陽極高能儲存的電化學界面

圖4 電化學界面示意圖

在電化學能量儲存(EES)系統中穩定的電化學界面對于調節質量和電荷的運輸起著關鍵作用。在現有技術的可充電鋰離子電池中，電化學界面很少通過設計合成，而是自發地由電解質和電極組件的電化學降解形成。近日，來自美國康奈爾大學的Lynden A. Archer (通訊作者)等人概述了實現電化學能量儲存(EES)的穩定金屬陽極-電解質界面的設計原理，合成過程以及表征方法。作者通過理論計算，確定電解質-電極界面(SEI)組成和穩定性之間的基本聯系，并討論了基于聚合物、離子液體、陶瓷、納米顆粒、鹽及其組成的穩定人造固體電解質界面(ASEI)的設計原理和實驗工具。

文獻鏈接：Electrochemical Interphases for High-Energy Storage Using Reactive Metal Anodes (Acc. Chem. Res.: 10.1021/acs.accounts.7b00484）

5、Prog. Mater. Sci.綜述：石墨烯和石墨烯基納米復合材料力學性能的研究進展

圖5 石墨烯常用的合成方法

近日，來自英國曼徹斯特大學的Robert J.Young 和Dimitrios G. Papageorgiou (共同通訊作者)等人概述了石墨烯和石墨烯基納米復合材料力學性能的研究進展。作者討論了由混合規則導出的填料模量與復合材料基體之間的獨特相關性。這種相關性在大多聚合物基質中是成立的，因此表明填料模量與基質無關的常見假設是不正確的，這也解釋了在一些體系中石墨烯的表觀性能下降的原因。此外，作者還討論了石墨烯在低負載下對于材料力學性能的增強，以及影響納米復合材料的因素。

文獻鏈接：Mechanical properties of graphene and graphene-based nanocomposites (Prog. Mater. Sci.: 10.1016/j.pmatsci.2017.07.004）

6、Prog. Mater. Sci.綜述：氮摻雜光催化氧化物的研究進展

圖6 半導體光催化水分解示意圖

基于半導體的光催化劑在解決全球環境污染和能源短缺等問題有著重要作用，其中關鍵在于設計出能高效利用太陽能的可見光活性光催化劑。包括TiO₂在內的許多氧化物僅在紫外光下具有光活性，因此摻雜是延長光敏區的重要方法。近日，來自澳大利亞科廷科技大學和南京工業大學的邵宗平教授(通訊作者)等人概述了摻氮簡單/復合氧化物光催化研究的最新進展。作者著重討論了確定光催化活性的因素和設計活性氮摻雜氧化物的方法。此外，作者還總結了近年來氮摻雜氧化物光催化的研究進展，為今后的發展提供了指導意見。
文獻鏈接：Nitrogen-doped simple and complex oxides for photocatalysis: A review (Prog. Mater. Sci.: 10.1016/j.pmatsci.2017.09.002）

7、Prog. Mater. Sci.綜述：鈦合金線性摩擦焊接的研究進展

圖7 由大型金屬加工而成的零件示意圖

線性摩擦焊接(LFW)是一種固態連接工藝，是一項在航空發動機中制造鈦合金葉片式磁盤的成熟技術。由于良好的經濟效益，LFW廣泛用于制造Ti-6Al-4V飛機結構部件。然而，由于人們對這項工藝的了解不足，LFW技術很少應用于葉片制造之外的工業領域。近日，來自英國克蘭菲爾德大學的Anthony R. McAndrew (通訊作者)等人概述了鈦合金線性摩擦焊接的研究進展。作者討論了Ti-6Al-4V線性摩擦焊縫的微觀組織，力學性能，飛邊形貌，界面污染物去除和殘余應力等內容，此外還通過數值模擬進行了分析。最后，作者對LFW技術在制造業中的應用做出了展望。
文獻鏈接：A literature review of Ti-6Al-4V linear friction welding (Prog. Mater. Sci.: 10.1016/j.pmatsci.2017.10.003）

本文由材料人編輯部學術組jcfxs01供稿，材料牛編輯整理。

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