哀悼逝者：华中科技大学周军教授与他的能源材料

3月14日是一个平常的周日。这一天，武汉光电国家研究中心发布讣告，同时研究中心的网站变成黑白色调：华中科技大学教授、材料学杰青周军教授因为工作积劳成疾于2021年3月12日不幸去世，年仅42岁。

这已经不是第一次报道科研工作者因为劳累过度离世。这些事件告诫各位科研工作者，除了努力科研，我们的身体健康应该被重视。希望这篇文章在哀悼逝者的同时，也为奋斗在科研一线的耕耘者们敲响警钟。

翻开周军教授的简历，他分别于2001年和2007年从中山大学获得学士和博士学位，博士师从许宁生院士；2007-2009年在美国佐治亚理工学院跟随王中林院士进行博士后研究；2009年至今一直在华中科技大学工作，研究方向为能源材料。很多人了解周军教授，大多来自于2020年9月的Science。事实上，周军教授的研究生涯中，有很多优秀的科研工作。这篇文章就为大家整理了周军老师科研生涯中的代表作，以此来追忆周军老师。

1.Adv. Mater.：2D富氮氮化钨的大气压合成

2D过渡金属氮化物，尤其是富氮的氮化钨（W_xN_y，y>x），例如W₃N₄和W₂N₃，由于大量的W-N大大提高了催化活性，具有很大的产氢反应（HER）潜力。但是，由于W-N键的形成能量大，因此合理合成2D富氮氮化钨具有挑战性。本文中，通过盐模板法在大气压力下合成了超薄的2D六角形W₂N₃（h-W₂N₃）薄片。由于KCl和h-W₂N₃之间的强相互作用和畴匹配外延，h-W₂N₃的形成能可以大大降低。2D h-W₂N₃对阴极HER表现出出色的催化活性，起始电势为-30.8 mV，对于10 mA/cm²，其超电势为-98.2 mV。

文献链接：

Atmospheric-Pressure Synthesis of 2D Nitrogen-Rich Tungsten Nitride.

(Adv. Mater., 2018, DOI:10.1002/adma.201805655)

2.J. Mater. Chem. A：通过盐模板方法大规模合成可调节尺寸和厚度的导电聚合物纳米片

导电聚合物纳米片由于其独特的光学和电学性质而在许多有趣的应用中很有希望。然而，以容易的方式来制造具有大的可扩展性的特征的尺寸和厚度可调的导电聚合物纳米片仍然是挑战。作者开发了一种在单体气体与CuCl₂·2H₂O盐之间的气固界面上大规模合成各种导电聚合物纳米片的新方法。所获得的聚合物纳米片的厚度可以从2.1nm调整到8.8nm。此外，在CuCl₂·2H₂O膜的表面制备了高导电性，柔韧性和大面积的PPy膜，其透明度为85％。PPy纳米片组装的独立式电极表现出320 F/cm³的高体积电容和高倍率能力。这种简便且成本有效的方法可以大量生产导电聚合物纳米片，并有望在潜在的实际应用中使用。

文献链接：

Large-scale synthesis of size- and thickness-tunable conducting polymer nanosheets via a salt-templated method.

(J. Mater. Chem. A, 2019, DOI:10.1039/c9ta08617j)

3.Adv. Funct. Mater.：熔融盐法大规模生产高质量的过渡金属二硫属元素化物纳米片

2D过渡金属二硫化碳（TMD）由于其厚度相关的化学和物理特性而非常适合于能量存储和场效应晶体管。但是，由于当前的二维TMD合成方法无法兼具液相合成和化学气相沉积的优点，因此仍然对大规模生产仍然是巨大的挑战高质量的2D TMD。在此，报道了一种熔融盐方法，该方法可大规模合成厚度小于5 nm的各种高结晶度TMDs纳米片（MoS₂，WS₂，MoSe₂和WSe₂），产率超过68％，反应时间仅数分钟。另外，可以通过调节反应时间和温度容易地控制合成后的纳米片的厚度和尺寸。合成后的MoSe₂纳米片作为假电容材料具有良好的电化学性能。进一步预期该工作将为快速大规模生产用于能源相关应用及其他领域的高质量非氧化物纳米片提供有希望的策略。

文献链接：

Mass Production of High-Quality Transition Metal Dichalcogenides Nanosheets via a Molten Salt Method.

(Adv. Funct. Mater., 2019, DOI:10.1002/adfm.201900649)

4.Science：热敏结晶增强的液体热电池用于低级热收集

低品位热量（低于373开尔文）是普遍存在的，但由于当前的回收技术不具有成本效益，因此大多被浪费了。液态热电偶（LTC）是一种廉价且可扩展的热电设备，如果其卡诺相对效率（hr）达到5％，这在商业上可用于收集低等级的热能，这对于实验而言是一项具有挑战性的指标。文章使用了热敏性结晶和溶解过程，以诱导氧化还原离子的持续浓度梯度，塞贝克系数大大提高（每开尔文〜3.73毫伏），并抑制了LTC的热导率。结果，对于室温附近的LTC，文章获得了11.1％的高小时。这个设备演示为经济高效的低品位热量收集提供了希望。

文献链接：

Thermosensitive crystallization-boosted liquidthermocells for low-grade heat harvesting.

(Science, 2020, DOI:10.1126/science.abd6749)

5.Adv. Mater.：用于人体能量收集的基于纤维的能量转换设备

随着轻巧、灵活的智能电子产品的快速发展，为这些电子设备提供能量已成为研究的热点。 人体在日常活动中会产生大量的机械能和热能，可用于为大多数可穿戴电子设备供电。在此背景下，提出了基于纤维的能量转换设备（FBECD）作为将人体能量有效转换为电能以为可穿戴电子设备供电的候选方法。在本文中，对基于压电、摩擦电、静电和热电的不同类别的FBECD的功能材料，纤维制造技术和设备设计策略进行了全面综述。还介绍了基于光纤的自供电系统和传感器，它们具有出色的灵活性和成本效益。最后，讨论了基于纤维的能量转换领域中的挑战和机遇。

文献链接：

Fiber-Based Energy Conversion Devices for Human-Body Energy Harvesting.

(Adv. Mater., 2020, DOI:10.1002/adma.201902034)

6.ACS Catal.：揭露插在层状MnO₂中的碱金属离子对甲醛催化氧化的作用

二维（2D）层状MnO₂材料由奇异的电子特性和带有碱金属离子的活性位组成，为开发具有化学修饰的催化剂提供了一个全面的平台。值得注意的是，含K⁺的层状MnO₂催化剂已被证明是甲醛催化氧化（HCHO）的强力候选者。揭示活性部位上的碱金属离子的影响对于了解反应物与活性中心之间的相互作用至关重要。通过将分析工具与周期性计算密度泛函理论模型相结合，通过比较三种典型的插入的碱金属离子（Na⁺，K⁺，和Cs⁺）层状MnO₂材料。这些材料是通过熔融盐法合成的，具有高收率，较大的横向尺寸和纳米厚度。文章证明了碱金属离子可以通过CsMnO（1.94 eV）<KMnO（1.97eV）<NaMnO（2.07eV）<理想的MnO₂表面而无插入离子（2.23 eV）的顺序显着改变Vo的形成能。结果，具有最多表面Vo位置的CsMnO可以实现有效的HCHO氧化为CO₂，在40°C的200 ppm HCHO/潮湿空气中，HCHO的消耗速率约为0.149 mmol/(g·h)。与Mars-van-Krevelen过程不同，量子化学计算和原位漫反射红外傅里叶变换光谱表明，主要反应途径可能是HCHO(ad)+[O](ad)→DOM→[HCOO^-]_s→通过Langmuir-Hinshelwood（LH）机制产生的CO₂。碱金属通过在Vo位点捕获氧并加速吸附的氧与吸附的HCHO到深度降解产物（CO₂和H₂O）之间的易反应，显着促进了HCHO的转化。

文献链接：

Unveiling the Effects of Alkali Metal Ions Intercalated in Layered MnO₂ for Formaldehyde Catalytic Oxidation.

(ACS Catal., 2020, DOI:10.1021/acscatal.0c02310)

7.Adv. Energy Mater.：超级电容器用有序大孔微晶单晶MOF及其衍生碳材料的制备

由于它们在扩散受限过程中的良好性能，有序的宏观微孔单晶金属有机骨架（MOF）在各种领域中都有使用的潜力。但是，关于这种MOF合成的报道仍然很少。迫切需要用于有序的宏观-微孔单晶MOF的通用合成方法。在这里，报告了一种新颖的策略，该方法通过在双溶剂系统中的3D有序硬模板内通过单齿配体诱导的原位结晶来合成单晶有序的宏观微孔MOF。提出了空间受限的增长模型，以阐明模板的塑造效果。还分析了单齿配体的作用。此外，衍生自大孔微孔MOF的碳材料继承了有序的相互连接的大孔结构。当用作超级电容器的电极时，改进的扩散性和较低的电阻以及结构坚固性使衍生碳材料具有出色的倍率性能和出色的循环稳定性。预期该方法将提供合成此类大孔微孔材料的新途径，以用于与能源有关的领域以及其他领域。

文献链接：

Fabrication of Ordered Macro-Microporous Single-Crystalline MOF and Its Derivative Carbon Material for Supercapacitor.

(Adv. Energy Mater., 2020, DOI:10.1002/aenm.201903750)

8.Nano Energy：热敏性纳米凝胶在体热收集中诱导的热原电池中的P-N转化

热原电池（TGC）是将热能直接转换为稳定的电力输出的有前途的设备。目前，由于有限的温差而产生的低电压（毫伏级）严重阻碍了TGC的实际应用。改善电压的一种通用策略是交替串联连接n型和p型氧化还原单元。但是，可能的氧化还原种类的数量受到限制，从而阻碍了器件串联堆叠的优化。在这项工作中，作者报告了一个新颖的概念，该概念使得能够通过聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）热敏纳米凝胶诱导的碘化物/三碘化物氧化还原对进行pn转换，塞贝克系数从0.71 mV/K变为-1.91 mV/K。结果证明，纳米凝胶能够在热侧选择性捕获I₃^-，然后在冷侧释放I₃^-，从而产生游离I₃^-的浓度梯度，从而导致p-n转化。此外，我们设计了一种可穿戴设备，该设备由交替的I^-/I₃^-和I^-/I₃^-/纳诺格斯串联构成，通过利用人体热量产生大约1 V的开路电压和大约9μW的输出功率。这项工作开发了一种新的方法来逆转氧化还原对的塞贝克效应，并且对于扩展TGC中可能的氧化还原物质的库非常重要。

文献链接：

P-N Conversion in Thermogalvanic Cells Induced by Thermosensitive Nanogels for Body Heat Harvesting.

(Nano Energy, 2018, DOI:10.1016/j.nanoen.2018.12.073)

本文由tt供稿。

本内容为作者独立观点，不代表材料人网立场。

未经允许不得转载，授权事宜请联系kefu@cailiaoren.com。

欢迎大家到材料人宣传科技成果并对文献进行深入解读，投稿邮箱: tougao@cailiaoren.com.

投稿以及内容合作可加编辑微信：cailiaorenVIP。