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1、Progress in Polymer Science綜述:聚合物材料制備及應(yīng)用最新進(jìn)展

 

圖1 P22 FL“開啟”信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制的示意圖

 

共軛聚合物（CPs）由于其優(yōu)異的光電性能引起了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。其中，聚乙炔（PA）由于在高摻雜狀態(tài)下的導(dǎo)電性而引發(fā)了聚合物領(lǐng)域的革命。近日，來自香港科技大學(xué)的唐本忠院士和浙江大學(xué)的孫景志教授(共同通訊作者)等人概述了聚二取代乙炔(PDSAs)的最新研究進(jìn)展。作者首先描述了用于二取代乙炔單體（DSAms）聚合的Pd基催化劑體系，接著討論了聚合催化劑對(duì)聚合物立體化學(xué)的影響以及立體化學(xué)對(duì)功能特性的影響。PDSAs通常具有多孔結(jié)構(gòu)，對(duì)外來物質(zhì)如極性不同的溶劑和金屬陽離子顯示出可變的熒光效應(yīng)，這些性質(zhì)表明PDSA用于熒光傳感器和探針有著良好的前景。

 

文獻(xiàn)鏈接：Poly(disubstituted acetylene)s: Advances in Polymer Preparation and Materials Application (Prog. Polym. Sci. : 10.1016/j.progpolymsci.2017.11.004）

 

2、Advanced Energy Materials綜述: 柔性半透明有機(jī)太陽能電池

 

圖2 太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖

 

柔性半透明有機(jī)太陽能電池（OSC）被認(rèn)為是在可穿戴能源和建筑一體化光伏領(lǐng)域應(yīng)用最有前景的光伏器件。迄今為止，柔性O(shè)SC的最高功率轉(zhuǎn)換效率已達(dá)10％以上，半透明OSC的平均可見光透過率為37％。近日，來自中科院化學(xué)所的李永舫院士和蘇州大學(xué)的李耀文、崔超華 (共同通訊作者)等人概述了太陽能電池(OSC)相關(guān)材料和器件的最新研究進(jìn)展。柔性底部透明電極(BTE)和電極緩沖層材料是組成高效率供體和受體光伏材料的關(guān)鍵，其中柔性BTE具有高導(dǎo)電性，低表面電阻，高光學(xué)透明性和光滑表面等優(yōu)良性能；而電極緩沖層材料則具有較低的后處理溫度。

 

文獻(xiàn)鏈接：Flexible and Semitransparent Organic Solar Cells (Adv.Energy Mater.: 10.1002/aenm.201701791）

 

3、Advanced Energy Materials綜述: 用于鈉離子電池的層狀氧化物陰極

 

 圖3 層狀Na氧化物晶體結(jié)構(gòu)示意圖

 

鈉離子電池（SIBs）由于具有與鋰離子電池類似的“搖椅式”鈉儲(chǔ)存機(jī)制以及金屬Na資源的低成本等特性，有望將來廣泛應(yīng)用于能源存儲(chǔ)領(lǐng)域。近日，來自中科院化學(xué)所的郭玉國教授和殷雅俠教授 (共同通訊作者) 等人概述了鈉離子電池（SIBs）層狀氧化物研究的最新進(jìn)展。作者討論了層狀氧化物沒有吸濕特性的相變機(jī)理以及采用金屬鈉作為對(duì)電極來評(píng)估半電池中的電極性能。此外，作者還提出為進(jìn)一步促進(jìn)鈉離子電池的實(shí)際應(yīng)用，還需要不斷進(jìn)行電池組裝技術(shù)，粘合劑和電解液添加劑的優(yōu)化工作。

 

文獻(xiàn)鏈接: Layered Oxide Cathodes for Sodium-Ion Batteries: Phase Transition, Air Stability, and Performance (Adv. Energy Mater.: 10.1002/aenm.201701912）

 

4、Advanced Materials綜述：金屬有機(jī)框架的催化應(yīng)用

 

圖4 手性MIL-101合成示意圖

 

近日，來自中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的江海龍教授和日本國家產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所的徐強(qiáng)教授(共同通訊作者)等人概述了金屬有機(jī)框架(MOF)催化應(yīng)用方面取得的最新進(jìn)展，包括多相催化，光催化，以及MOF和MOF基材料的電催化。作者討論了通過引入活性位點(diǎn)或特定功能來提高M(jìn)OF催化性能的方法，活性位點(diǎn)的加入發(fā)揮了各組分（MOF和另外的原子/基團(tuán)/客體物質(zhì)）的功能從而實(shí)現(xiàn)了用于增強(qiáng)催化的“1 + 1> 2”效應(yīng)。此外，作者還討論了MOF衍生物，其具有超高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性以及可調(diào)的摻雜性能，在催化反應(yīng)中起著獨(dú)特的作用。

 

文獻(xiàn)鏈接：Metal–Organic Frameworks as Platforms for Catalytic Applications (Adv.Mater.: 10.1002/adma.201703663）

 

5、Advanced Materials綜述：來自硅藻的納米結(jié)構(gòu)材料

 

圖5 尺寸對(duì)GO分散體流變行為的影響

 

硅藻是單細(xì)胞的光合微藻，分布于海洋和淡水環(huán)境中。硅藻具有微米到納米級(jí)多孔的細(xì)胞壁，具備高表面積，機(jī)械阻力，獨(dú)特的光學(xué)特性和生物相容性等優(yōu)良特性，在生物醫(yī)學(xué)和能量轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)領(lǐng)域有著諸多應(yīng)用。近日，北京化工大學(xué)的田明教授和張立群教授(共同通訊作者)等人概述了硅藻納米技術(shù)的最新研究進(jìn)展。作者討論了多種分離硅藻同時(shí)保留其完整結(jié)構(gòu)的方法，通過改變其化學(xué)組成用于制備純的生物礦化硅材料。此外，作者還討論了通過轉(zhuǎn)換、模仿硅藻殼體的化學(xué)或生物方法來開發(fā)納米智能材料方面的研究進(jìn)展。

 

文獻(xiàn)鏈接：Multiple Routes to Smart Nanostructured Materials from Diatom Microalgae: A Chemical Perspective (Adv.Mater.: 10.1039/C7CS00485K）

 

6、Advanced Materials綜述：Li-O2電池氧化還原介質(zhì)的研究進(jìn)展

 

圖6 Li2O2分解示意圖

 

Li-O2電池因其超高的能量密度而備受關(guān)注。然而Li-O2電池充電時(shí)所需的高電勢(shì)會(huì)降低其能量效率并分解電解質(zhì)和碳電極。紅氧介質(zhì)（RM）可以均勻地溶解在電解質(zhì)溶液中，并且有效地氧化在放電過程中產(chǎn)生的Li2O2沉淀。近日，來自漢陽大學(xué)的Yang-Kook Sun (通訊作者)等人概述了近年來有關(guān)氧化還原介體的研究進(jìn)展，并闡述了氧化還原反應(yīng)的機(jī)理。討論了這種重要電池技術(shù)的發(fā)展機(jī)會(huì)，并提出了今后的發(fā)展方向。盡管RM能夠解決Li-O2電池陽極穩(wěn)定性差，往返效率低，循環(huán)壽命有限等問題，然而，有數(shù)據(jù)表明RM會(huì)參與氧還原產(chǎn)物（超氧化物，過氧化物）和Li金屬陽極的副反應(yīng)。

 

文獻(xiàn)鏈接：Redox Mediators for Li–O2 Batteries: Status and Perspectives (Adv.Mater.: 10.1002/adma.201704162）

 

7、Advanced Materials綜述：超薄2D光催化劑的研究進(jìn)展

 

圖7 超薄TiO2膜形成示意圖

 

近日，來自江蘇大學(xué)的李華明教授和南洋理工大學(xué)的劉政教授(共同通訊作者)等人概述了超薄二維光催化劑的最新研究進(jìn)展，并對(duì)超薄二維光催化劑的分類，可控合成，形成機(jī)理進(jìn)行了評(píng)述。作者總結(jié)了超薄二維光催化劑電子結(jié)構(gòu)的調(diào)整方案，包括組分調(diào)整，厚度調(diào)整，摻雜和缺陷工程。為進(jìn)一步提高其光催化性能，文中提出引入外來組分與超薄2D結(jié)構(gòu)雜化，例如量子點(diǎn)/ 2D材料，單原子/ 2D材料，分子/ 2D材料和2D-2D堆疊材料等。此外，作者還討論了超薄二維光催化劑在水氧化，析氫，二氧化碳還原，固氮和有機(jī)合成等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展。最后，文章介紹了超薄二維光催化劑在未來將會(huì)遇到的機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)。

 

文獻(xiàn)鏈接：Ultrathin 2D Photocatalysts: Electronic-Structure Tailoring, Hybridization, and Applications (Adv.Mater.: 10.1002/adma.201704548）

 

8、Chemical Society Reviews綜述：富勒烯電荷轉(zhuǎn)移的研究

 

圖8 供體-橋-受體系統(tǒng)下光致激發(fā)過程示意圖

 

近日，來自埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)的Michael A. Filler (通訊作者)等人概述了近25年來在富勒烯電荷轉(zhuǎn)移化學(xué)方面的研究。作者討論了富勒烯和卟啉在電子供體-受體結(jié)合物之間的界面相互作用，以及自組裝的結(jié)合物和共晶體的光伏性能。通過比較分子系統(tǒng)，結(jié)晶顆粒系統(tǒng)和散裝體系之間的相似性和差異性對(duì)卟啉進(jìn)行了深入研究。此外，作者還討論了卟啉的光致激發(fā)機(jī)械性能，包括光捕獲，能量轉(zhuǎn)移（EnT），電荷分離（CS），電荷轉(zhuǎn)移（CSH），電荷轉(zhuǎn)移和電荷重組（CR）等。

 

文獻(xiàn)鏈接：Fullerenes – how 25 years of charge transfer chemistry have shaped our understanding of (interfacial) interactions (Chem.Soc.Rev.: 10.1039/C7CS00728K ）

 

9、Accounts of Chemical Research綜述：電池電解質(zhì)電化學(xué)穩(wěn)定性和界面結(jié)構(gòu)

 

圖9塑隱式溶劑結(jié)構(gòu)圖

 

在電池中，電解質(zhì)應(yīng)該在電極界面處熱力學(xué)穩(wěn)定，或是通過形成電絕緣體而不是離子導(dǎo)電相在動(dòng)力學(xué)上保持穩(wěn)定。傳統(tǒng)優(yōu)化電解質(zhì)的方法是添加助溶劑和犧牲添加劑來減少電極表面的氧化。近日，來自華中科技大學(xué)的王成亮教授和天津大學(xué)的胡文平教授(共同通訊作者)等人概述了應(yīng)用電位函數(shù)預(yù)測(cè)電解質(zhì)穩(wěn)定性及初始氧化和還原反應(yīng)變化的新方法。作者通過分子動(dòng)力學(xué)模擬，證明了陰離子可以被設(shè)計(jì)成優(yōu)先從正電極吸附或從不斷增加的電極電位解吸。運(yùn)用杠桿原理可以決定陰離子氧化的順序并有效地選擇犧牲陰離子來進(jìn)行分解。此外，作者還通過表面增強(qiáng)紅外光譜證實(shí)了在高濃度水性電解質(zhì)中MD模擬所預(yù)測(cè)出的雙（三氟甲烷）磺酰亞胺（TFSI）和三氟甲磺酸鹽（OTF）的相反電吸附行為。

 

文獻(xiàn)鏈接：Modeling Insight into Battery Electrolyte Electrochemical Stability and Interfacial Structure (Acc. Chem. Res.: 10.1021/acs.accounts.7b00486）

 

10、Accounts of Chemical Research綜述：從原子尺度研究納米線的氣液固生長

 

圖10 VLS生長過程示意圖

 

氣-液-固（VLS）晶體生長及其相關(guān)的生長模式能夠合成一維納米結(jié)構(gòu)材料，通常稱為“納米線”，其納米尺度的不均勻性可以被軸向編碼。為了充分理解VLS增長的微觀動(dòng)態(tài)過程，需要在原子尺度上運(yùn)用理論物理進(jìn)行探索。近日，來自佐治亞理工學(xué)院的Michael A. Filler (通訊作者)等人概述了關(guān)于VLS晶體生長的原子尺度熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象的研究進(jìn)展。作者通過原位表征工具（如電子顯微鏡，紅外光譜儀和X射線衍射儀），觀察了納米線生長過程中的溶解及結(jié)晶等周期性變化，以及納米線表面的狀態(tài)隨著吸附和解吸而產(chǎn)生的現(xiàn)象。此外，作者對(duì)未來進(jìn)行了展望，隨著分辨率的提高以及觀測(cè)設(shè)備的改進(jìn)，納米線生長動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)會(huì)有更深入的研究。

 

文獻(xiàn)鏈接：Atomic-Scale Choreography of Vapor–Liquid–Solid Nanowire Growth (Acc. Chem. Res.: 10.1021/acs.accounts.7b00392）

 

11、Nature Reviews Materials綜述：植入式電子設(shè)備的研究進(jìn)展

 

圖11 可拉伸電子產(chǎn)品的制造原理圖

 

生物醫(yī)學(xué)電子設(shè)備與人體連接可以提供精確的醫(yī)療數(shù)據(jù)，并可以通過電刺激影響組織的功能。近日，來自特拉維夫大學(xué)的Tal Dvir (通訊作者)等人概述了與生理學(xué)和病理學(xué)相關(guān)的組織特性以及生產(chǎn)植入式電子設(shè)備的技術(shù)工藝。作者總結(jié)了柔性和可拉伸電子設(shè)備的設(shè)計(jì)原則以及適應(yīng)軟組織的機(jī)制，如導(dǎo)電聚合物，液態(tài)金屬合金，金屬翹曲和曲折結(jié)構(gòu)等。此外，作者還進(jìn)一步討論了以微創(chuàng)方式將裝置插入體內(nèi)的技術(shù)，并在沒有進(jìn)一步影響的情況下將其取出。最后，作者介紹了電子器件與生物材料和細(xì)胞相結(jié)合的概念，以及這些技術(shù)如何促進(jìn)仿生器官再生醫(yī)學(xué)的發(fā)展。

 

文獻(xiàn)鏈接：Tissue–electronics interfaces: from implantable devices to engineered tissues (Nat.  Rev. Mater.: 10.1038/natrevmats.2017.76）

 

12、Nature Reviews Chemistry綜述：金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池的研究進(jìn)展

 

圖12 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)和帶隙示意圖

 

基于金屬鹵化的物鈣鈦礦太陽能電池由于其成本低廉、制備工藝簡單和高效率等優(yōu)點(diǎn)受到科學(xué)家們的廣發(fā)關(guān)注，將鈣鈦礦吸收體材料結(jié)合到多結(jié)電池中可以實(shí)現(xiàn)更高的功率轉(zhuǎn)換效率。近日，來自華盛頓大學(xué)的Giles E. Eperon和牛津大學(xué)的Henry J. Snaith (共同通訊作者)等人概述了鈣鈦礦多結(jié)電池的研究進(jìn)展。將多個(gè)太陽能吸收器接合部分疊在一起能夠吸收太陽光譜的不同區(qū)域，從而可以從太陽光中提取更多的能量。鈣鈦礦可以與已經(jīng)在光伏技術(shù)使用中的硅結(jié)合或作為硅的替代物，并且鈣鈦礦還可以在混合串聯(lián)結(jié)構(gòu)中組裝，或者在全鈣鈦礦多結(jié)電池中分層。最后作者討論了鈣鈦礦多結(jié)電池未來的前景和所要面臨的挑戰(zhàn)。

 

文獻(xiàn)鏈接：Metal halide perovskite tandem and multiple-junction photovoltaics (Nat. Rev. Chem.: 10.1038/s41570-017-0095）