國產材料類期刊：National Science Review、Nano Research、Nano-Micro Letters、Journal?of Energy Chemistry前沿動態

近年來，隨著國內學術期刊團隊的辛勤耕耘和不斷努力，國內多個學術期刊已經取得很不錯的成績，大量優秀科研成果在國內優秀期刊上發表。以后，你或許會在優秀的國產期刊上發表過文章而感到自豪。今天給大家分享國產期刊：National Science Review（NSR）、Nano Research、Nano-Micro Letters、Journal?of Energy Chemistry（JEC）前沿動態，供大家學習參考。

JEC：層狀磷酸釩的插入用于高性能鋅離子電池

水系鋅離子電池(ZIBs)以其低成本、環保、高安全性和高理論能量密度等優點，近年來作為大規模儲能系統的候選材料受到了廣泛的關注。在眾多的陰極材料中，層狀結構釩基聚陰離子化合物，如VOPO₄，表現出較高的Zn離子存儲比容量。但低Zn離子擴散系數和有限的層間間距使陰極可逆容量低，循環穩定性差。南開大學李海霞、信陽師范學院Kangzhe Cao等人以VOPO₄?2H₂O為前驅體，通過離子交換將鉀離子預先插入到VOPO₄層中。作為ZIBs的陰極，具有良好的循環穩定性，在500 mA g^?1的電流密度下進行了400次循環。KVOPO₄電極，驗證了插入工程的積極效果。進一步證實了固-液反應鋅離子存儲機理。本研究為開發高性能ZIBs正極材料提供了新的思路。相關研究以“Intercalation engineering of layered vanadyl phosphates for high?performance zinc-ion batteries”為題目，發表在JEC上。DOI: 10.1016/j.jechem.2021.03.051

圖1?KVOPO₄在ZIBs中的電化學性能

JEC：新型海膽狀氮化鈷-石墨烯混合催化劑實現高效的整體水分解

云南大學Hong Guo、昆明理工大學Mian Li、韋仕敦大學Xiaofei Yang等人實現了從廢LIBs中回收Co，并合成了一種三維(3D)海膽狀氮化鈷復合材料(CoN-Gr-2)，用于水裂解的雙功能催化劑。由于其固有的高電導率、更大的表面積和獨特的三維海膽結構，CoN-Gr-2表現出優異的電子轉移效率、高暴露的活性位點以及優越的質量傳輸能力。CoN-Gr-2催化劑的析氫反應(HER)和析氧反應(OER)過電位分別為128.9 mV和280 mV，與工業用的20 wt% Pt/C和RuO₂催化劑相當。采用CoN-Gr-2作為整體水分解的正極材料(在1.0 M KOH電解液中)時，組裝電池在1.61 V下獲得了10 mA cm^-2的電流密度，幾乎接近Pt/C||RuO₂基準(1.60 V)，顯示出優越的劈水效率。同時，在HER和OER反應中，CoN催化劑與Gr載體表現出較強的化學相互作用，抑制CoN催化劑的聚集，保持其高活性。因此，該電池在40 h后具有97.3%的高電流保留率。本研究成功地建立了從廢舊能源裝置中回收Co廢料到可控設計高水分解效率的3D海膽狀CoN-Gr的產業鏈。因此，可以進一步促進有價Co元素在各種能源裝置中的高效利用。相關研究以“Recycling valuable cobalt from spent lithium ion batteries for controllably designing a novel sea-urchin-like cobalt nitride-graphene hybrid catalyst: towards efficient overall water splitting”為題目，發表在JEC上。DOI: 10.1016/j.jechem.2021.03.052

圖2?高電導率和豐富活性位點的三維CoN-Gr-2

Nano?Research：層狀雙氫氧化物納米片衍生Ni基催化劑用于高效CO₂光熱還原

光熱CO₂減排是一種高效、可持續的CO₂處理催化途徑。華中師范大學張鐵銳等人在300 ~ 600℃的溫度下，通過H₂還原NiAl層狀雙氫氧化物納米片，成功制備了一系列新型Ni基催化劑(Ni-x)。在流型體系中，隨著還原溫度的升高，在紫外-可見-紅外(UV-vis-IR)照射下，Ni-x光熱CO₂加氫催化劑的甲烷生成速率逐漸增加。Ni-600催化劑的CO₂轉化率為78.4%，CH₄產率為278.8 mmol·g^-1·h^-1，接近100%選擇性和100h長期穩定性。詳細的表征分析表明，非晶氧化鋁負載的金屬鎳納米顆粒是CO₂甲烷化的催化活性相。本研究從可持續的角度為二氧化碳的大規模轉化和利用提供了可能。相關研究以“Ni-based catalysts derived from layered-double-hydroxide?nanosheets for efficient photothermal CO₂?reduction under?flow-type system”為題目，發表在Nano?Research上。DOI: 10.1007/s12274-021-3436-6

圖3?Ni-x催化劑的CO₂加氫性能

Nano Research：基于碳納米管/ZnSe/CoSe₂納米復合薄膜電極的高性能柔性自供電應變傳感器

高性能的儲能和傳感設備得到了快速的發展，以滿足便攜式和可穿戴電子產品對靈活性、可擴展性、小體積和輕量化的需求。在本研究中，中南大學Daohong Zhang, 中科院半導體研究所Guozhen Shen等人將高度可拉伸的應變傳感器與基于ZnSe/CoSe₂//ECNT (ECNT:電化學活性炭納米管薄膜)的高性能非對稱超級電容器集成，構建了一種輕量化、靈活的自供能傳感系統。以ZnCo基金屬有機骨架材料(MOFs)為原料，采用簡單有效的方法合成了碳納米管(CNT)薄膜上的ZnSe/CoSe₂二維納米片。密度泛函理論(DFT)模擬表明，ZnSe/CoSe₂/CNT電極的電導率高于CoSe₂/CNT電極。由于具有高比表面積的自支撐二維ZnSe/CoSe₂納米片和一維CNTs高路徑的協同特性，該納米復合電極為電子/離子擴散提供了高效的傳輸和短路徑。非對稱超級電容為傳感器提供穩定的輸出電源，可以精確響應應變和壓力的變化。該傳感器還可以安裝在服裝上，用于測量各種關節運動。相關研究以“High-performance flexible self-powered strain sensor based on?carbon nanotube/ZnSe/CoSe2 nanocomposite film electrodes”為題目，發表在Nano Research上。DOI:?10.1007/s12274-021-3453-5

圖4?ZnSe/CoSe₂//ECNT ASC的電化學特性

NSR：自組裝誘導發光Eu³⁺配合物及其在生物成像中的應用

室溫磷光(RTP)和聚集誘導發光(AIE)等具有聚集誘導發光的高效發光材料的設計和工程已經引起了廣泛的研究。在這里，蘭州大學Yu Tang、Chun-Hua Yan等人提出了一種新的策略來獲得具有自組裝誘導發光(SAIL)特性的尺寸控制Eu³⁺復合納米粒子(Eu-NPs)，而不需要封裝或雜化。與先前的RTP或AIE材料相比，所提出的Eu-NPs在水溶液中發光強度和壽命增加的SAIL現象是由于自組裝限制分子運動和屏蔽水猝滅的綜合作用。作為概念的證明，我們也表明該系統可以進一步應用于生物成像，溫度測量和HClO傳感。本文提出的稀土(RE)光轉換系統的SAIL活動，為稀土光轉換系統的發展及其在生物成像和治療應用中的集成提供了進一步的發展路線圖。相關研究以“Self-assembly induced luminescence of Eu³⁺-complexes and application in bioimaging”為題目，發表在NSR上。DOI: 10.1093/nsr/nwab016

圖5?自組裝誘導發光(SAIL)特性的Eu-NPs合成及應用

NSR：2D/3D鈣鈦礦異質結構用于記錄偏振敏感的光檢測

偏振敏感光探測是光學應用的核心，并已成功地在二維(2D)材料的光電探測器，如層狀雜化鈣鈦礦，然而，在這樣一個光電探測器中實現高偏振靈敏度仍然是極具挑戰性的。在這里，中科院福建物質結構研究所Junhua Luo等人首次展示了一種使用單晶2D/3D鈣鈦礦異質結構的高性能偏振敏感光電探測器，即(4-AMP)(MA)₂Pb₃Br₁₀/MAPbBr₃ (MA =甲基銨;4-AMP = 4-(氨基甲基)哌啶)，在自驅動模式下具有極高的極化靈敏度，可達17.6。據報道，這種高極化選擇性已經超過了所有報道的鈣鈦礦基器件；它可以與傳統的無機異質結構光電探測器相媲美，甚至更好。進一步的研究表明，在結處形成的內建電場可以使光生電子和空穴在空間上分離，降低了它們的復合率，從而提高了極化敏感的光探測性能。這項工作提供了一個新的極化敏感材料的來源，并為設計新的光電器件提供了見解。相關研究以“Rational design of high-quality 2D/3D perovskite heterostructure crystals for record-performance polarization-sensitive photodetection”為題目，發表在NSR上。DOI: 10.1093/nsr/nwab044

圖6異質結構偏振敏感光電探測器的器件性能

Nano-Micro Lett.：用于鋰離子電池和鉀離子電池循環穩定性和高容量的TiO₂/C納米纖維陽極

可穿戴便攜式手機在市場上發揮著至關重要的作用，其中的關鍵技術之一就是具有高比容量和優良機械柔性的柔性電極。湘潭大學Li Lou、華盛頓大學Guozhong Cao聯合湖南大學Zhixiao Liu以硒為結構誘導劑，通過靜電紡絲方法合成了一種線內TiO₂/C納米纖維(TiO₂?ww/CN)薄膜。互聯的碳網絡和獨特的線-線納米結構不僅可以提高電子導電性，誘導有效的電荷傳遞，而且還帶來了優越的力學靈活性。TiO₂?ww/CN薄膜作為鋰/鉀離子電池的獨立電極表現出優異的電化學性能。經過6000次循環后，鋰半電池在5 A g^?1放電容量高達303 mAh g^?1，經過長期循環后，其獨特的結構得到了很好的保留。此外，即使TiO₂具有較大的K⁺擴散勢壘，TiO₂?ww/CN薄膜在鉀半電池中也表現出優異的贗電容性能(在0.05 A g^?1循環1000次后為259 mAh g^?1)。由TiO₂?ww/CN膜陽極和LiFePO₄/苝-3,4,9,10-四羧酸二酐陰極組成的Li/K全電池具有出色的循環穩定性，至少可用于19個LED照明。因此，這種材料有望在便攜式、可穿戴的鋰/鉀離子電池中得到廣泛的應用。相關研究以“Wire?in?Wire TiO₂/C Nanofibers Free?Standing?Anodes for Li?Ion and K?Ion Batteries with Long?Cycling Stability and High Capacity”為題目，發表在Nano-Micro Letters上。DOI:?10.1007/s40820-021-00632-4

圖7?LHCs中的TiO₂?ww/CN膜和TiO₂/CN膜

Nano-Micro Lett.：超柔性和無鉛壓電納米發電機作為一種高靈敏度的自供電人體運動監測傳感器

對于傳統的基于極化陶瓷的壓電傳感器，由于退極化現象，低居里溫度(T c)是一個致命的缺陷。然而，在本研究中，上海交通大學Yiping?Guo等人發現低溫度對柔性壓電傳感器是有利的，因為力三角的小變化會引起極化的大變化。以BaTi_0.88?Sn_0.12O₃?(BTS)為例，采用高壓電系數和接近人體溫度的低溫度。在柔性玻璃纖維織物(GFF)上沉積連續壓電BTS薄膜，將基于超薄、超柔性、無極化BTS-GFF/PVDF復合壓電薄膜的自供能傳感器用于人體運動傳感。在低力區(1 ~ 9 N)，傳感器具有出色的性能，電壓靈敏度為1.23 V N^?1，電流靈敏度為41.0 nA N^?1。BTS-GFF /PVDF傳感器可以檢測水滴的微小力，手指關節的運動，微小的表面變形，疲勞駕駛，具有很高的靈敏度。該工作為制備超柔性、高靈敏度、可穿戴的自供電壓電傳感器提供了新的范式，這種傳感器在醫療康復、人體運動監測、智能機器人等領域具有廣闊的應用前景。相關研究以“Superflexible and?Lead?Free Piezoelectric?Nanogenerator as?a?Highly Sensitive Self?Powered?Sensor for?Human Motion Monitoring”為題目，發表在Nano-Micro Letters上。DOI: 10.1007/s40820-021-00649-9

圖8?BTS-GFF/PVDF傳感器的輸出性能和穩定性

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