国产材料类期刊：National Science Review、Nano Research、Nano-Micro Letters、Journal of Energy Chemistry前沿动态

近年来，随着国内学术期刊团队的辛勤耕耘和不断努力，国内多个学术期刊已经取得很不错的成绩，大量优秀科研成果在国内优秀期刊上发表。以后，你或许会在优秀的国产期刊上发表过文章而感到自豪。今天给大家分享国产期刊：National Science Review（NSR）、Nano Research、Nano-Micro Letters、Journal of Energy Chemistry（JEC）前沿动态，供大家学习参考。

JEC：层状磷酸钒的插入用于高性能锌离子电池

水系锌离子电池(ZIBs)以其低成本、环保、高安全性和高理论能量密度等优点，近年来作为大规模储能系统的候选材料受到了广泛的关注。在众多的阴极材料中，层状结构钒基聚阴离子化合物，如VOPO₄，表现出较高的Zn离子存储比容量。但低Zn离子扩散系数和有限的层间间距使阴极可逆容量低，循环稳定性差。南开大学李海霞、信阳师范学院Kangzhe Cao等人以VOPO₄•2H₂O为前驱体，通过离子交换将钾离子预先插入到VOPO₄层中。作为ZIBs的阴极，具有良好的循环稳定性，在500 mA g⁻¹的电流密度下进行了400次循环。KVOPO₄电极，验证了插入工程的积极效果。进一步证实了固-液反应锌离子存储机理。本研究为开发高性能ZIBs正极材料提供了新的思路。相关研究以“Intercalation engineering of layered vanadyl phosphates for high performance zinc-ion batteries”为题目，发表在JEC上。DOI: 10.1016/j.jechem.2021.03.051

图1 KVOPO₄在ZIBs中的电化学性能

JEC：新型海胆状氮化钴-石墨烯混合催化剂实现高效的整体水分解

云南大学Hong Guo、昆明理工大学Mian Li、韦仕敦大学Xiaofei Yang等人实现了从废LIBs中回收Co，并合成了一种三维(3D)海胆状氮化钴复合材料(CoN-Gr-2)，用于水裂解的双功能催化剂。由于其固有的高电导率、更大的表面积和独特的三维海胆结构，CoN-Gr-2表现出优异的电子转移效率、高暴露的活性位点以及优越的质量传输能力。CoN-Gr-2催化剂的析氢反应(HER)和析氧反应(OER)过电位分别为128.9 mV和280 mV，与工业用的20 wt% Pt/C和RuO₂催化剂相当。采用CoN-Gr-2作为整体水分解的正极材料(在1.0 M KOH电解液中)时，组装电池在1.61 V下获得了10 mA cm^-2的电流密度，几乎接近Pt/C||RuO₂基准(1.60 V)，显示出优越的劈水效率。同时，在HER和OER反应中，CoN催化剂与Gr载体表现出较强的化学相互作用，抑制CoN催化剂的聚集，保持其高活性。因此，该电池在40 h后具有97.3%的高电流保留率。本研究成功地建立了从废旧能源装置中回收Co废料到可控设计高水分解效率的3D海胆状CoN-Gr的产业链。因此，可以进一步促进有价Co元素在各种能源装置中的高效利用。相关研究以“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”为题目，发表在JEC上。DOI: 10.1016/j.jechem.2021.03.052

图2 高电导率和丰富活性位点的三维CoN-Gr-2

Nano Research：层状双氢氧化物纳米片衍生Ni基催化剂用于高效CO₂光热还原

光热CO₂减排是一种高效、可持续的CO₂处理催化途径。华中师范大学张铁锐等人在300 ~ 600℃的温度下，通过H₂还原NiAl层状双氢氧化物纳米片，成功制备了一系列新型Ni基催化剂(Ni-x)。在流型体系中，随着还原温度的升高，在紫外-可见-红外(UV-vis-IR)照射下，Ni-x光热CO₂加氢催化剂的甲烷生成速率逐渐增加。Ni-600催化剂的CO₂转化率为78.4%，CH₄产率为278.8 mmol·g^-1·h^-1，接近100%选择性和100h长期稳定性。详细的表征分析表明，非晶氧化铝负载的金属镍纳米颗粒是CO₂甲烷化的催化活性相。本研究从可持续的角度为二氧化碳的大规模转化和利用提供了可能。相关研究以“Ni-based catalysts derived from layered-double-hydroxide nanosheets for efficient photothermal CO₂ reduction under flow-type system”为题目，发表在Nano Research上。DOI: 10.1007/s12274-021-3436-6

图3 Ni-x催化剂的CO₂加氢性能

Nano Research：基于碳纳米管/ZnSe/CoSe₂纳米复合薄膜电极的高性能柔性自供电应变传感器

高性能的储能和传感设备得到了快速的发展，以满足便携式和可穿戴电子产品对灵活性、可扩展性、小体积和轻量化的需求。在本研究中，中南大学Daohong Zhang, 中科院半导体研究所Guozhen Shen等人将高度可拉伸的应变传感器与基于ZnSe/CoSe₂//ECNT (ECNT:电化学活性炭纳米管薄膜)的高性能非对称超级电容器集成，构建了一种轻量化、灵活的自供能传感系统。以ZnCo基金属有机骨架材料(MOFs)为原料，采用简单有效的方法合成了碳纳米管(CNT)薄膜上的ZnSe/CoSe₂二维纳米片。密度泛函理论(DFT)模拟表明，ZnSe/CoSe₂/CNT电极的电导率高于CoSe₂/CNT电极。由于具有高比表面积的自支撑二维ZnSe/CoSe₂纳米片和一维CNTs高路径的协同特性，该纳米复合电极为电子/离子扩散提供了高效的传输和短路径。非对称超级电容为传感器提供稳定的输出电源，可以精确响应应变和压力的变化。该传感器还可以安装在服装上，用于测量各种关节运动。相关研究以“High-performance flexible self-powered strain sensor based on carbon nanotube/ZnSe/CoSe2 nanocomposite film electrodes”为题目，发表在Nano Research上。DOI: 10.1007/s12274-021-3453-5

图4 ZnSe/CoSe₂//ECNT ASC的电化学特性

NSR：自组装诱导发光Eu³⁺配合物及其在生物成像中的应用

室温磷光(RTP)和聚集诱导发光(AIE)等具有聚集诱导发光的高效发光材料的设计和工程已经引起了广泛的研究。在这里，兰州大学Yu Tang、Chun-Hua Yan等人提出了一种新的策略来获得具有自组装诱导发光(SAIL)特性的尺寸控制Eu³⁺复合纳米粒子(Eu-NPs)，而不需要封装或杂化。与先前的RTP或AIE材料相比，所提出的Eu-NPs在水溶液中发光强度和寿命增加的SAIL现象是由于自组装限制分子运动和屏蔽水猝灭的综合作用。作为概念的证明，我们也表明该系统可以进一步应用于生物成像，温度测量和HClO传感。本文提出的稀土(RE)光转换系统的SAIL活动，为稀土光转换系统的发展及其在生物成像和治疗应用中的集成提供了进一步的发展路线图。相关研究以“Self-assembly induced luminescence of Eu³⁺-complexes and application in bioimaging”为题目，发表在NSR上。DOI: 10.1093/nsr/nwab016

图5 自组装诱导发光(SAIL)特性的Eu-NPs合成及应用

NSR：2D/3D钙钛矿异质结构用于记录偏振敏感的光检测

偏振敏感光探测是光学应用的核心，并已成功地在二维(2D)材料的光电探测器，如层状杂化钙钛矿，然而，在这样一个光电探测器中实现高偏振灵敏度仍然是极具挑战性的。在这里，中科院福建物质结构研究所Junhua Luo等人首次展示了一种使用单晶2D/3D钙钛矿异质结构的高性能偏振敏感光电探测器，即(4-AMP)(MA)₂Pb₃Br₁₀/MAPbBr₃ (MA =甲基铵;4-AMP = 4-(氨基甲基)哌啶)，在自驱动模式下具有极高的极化灵敏度，可达17.6。据报道，这种高极化选择性已经超过了所有报道的钙钛矿基器件；它可以与传统的无机异质结构光电探测器相媲美，甚至更好。进一步的研究表明，在结处形成的内建电场可以使光生电子和空穴在空间上分离，降低了它们的复合率，从而提高了极化敏感的光探测性能。这项工作提供了一个新的极化敏感材料的来源，并为设计新的光电器件提供了见解。相关研究以“Rational design of high-quality 2D/3D perovskite heterostructure crystals for record-performance polarization-sensitive photodetection”为题目，发表在NSR上。DOI: 10.1093/nsr/nwab044

图6异质结构偏振敏感光电探测器的器件性能

Nano-Micro Lett.：用于锂离子电池和钾离子电池循环稳定性和高容量的TiO₂/C纳米纤维阳极

可穿戴便携式手机在市场上发挥着至关重要的作用，其中的关键技术之一就是具有高比容量和优良机械柔性的柔性电极。湘潭大学Li Lou、华盛顿大学Guozhong Cao联合湖南大学Zhixiao Liu以硒为结构诱导剂，通过静电纺丝方法合成了一种线内TiO₂/C纳米纤维(TiO₂ ww/CN)薄膜。互联的碳网络和独特的线-线纳米结构不仅可以提高电子导电性，诱导有效的电荷传递，而且还带来了优越的力学灵活性。TiO₂ ww/CN薄膜作为锂/钾离子电池的独立电极表现出优异的电化学性能。经过6000次循环后，锂半电池在5 A g⁻¹放电容量高达303 mAh g⁻¹，经过长期循环后，其独特的结构得到了很好的保留。此外，即使TiO₂具有较大的K⁺扩散势垒，TiO₂ ww/CN薄膜在钾半电池中也表现出优异的赝电容性能(在0.05 A g⁻¹循环1000次后为259 mAh g⁻¹)。由TiO₂ ww/CN膜阳极和LiFePO₄/苝-3,4,9,10-四羧酸二酐阴极组成的Li/K全电池具有出色的循环稳定性，至少可用于19个LED照明。因此，这种材料有望在便携式、可穿戴的锂/钾离子电池中得到广泛的应用。相关研究以“Wire‑in‑Wire TiO₂/C Nanofibers Free‑Standing Anodes for Li‑Ion and K‑Ion Batteries with Long Cycling Stability and High Capacity”为题目，发表在Nano-Micro Letters上。DOI: 10.1007/s40820-021-00632-4

图7 LHCs中的TiO₂ ww/CN膜和TiO₂/CN膜

Nano-Micro Lett.：超柔性和无铅压电纳米发电机作为一种高灵敏度的自供电人体运动监测传感器

对于传统的基于极化陶瓷的压电传感器，由于退极化现象，低居里温度(T c)是一个致命的缺陷。然而，在本研究中，上海交通大学Yiping Guo等人发现低温度对柔性压电传感器是有利的，因为力三角的小变化会引起极化的大变化。以BaTi_0.88 Sn_0.12O₃ (BTS)为例，采用高压电系数和接近人体温度的低温度。在柔性玻璃纤维织物(GFF)上沉积连续压电BTS薄膜，将基于超薄、超柔性、无极化BTS-GFF/PVDF复合压电薄膜的自供能传感器用于人体运动传感。在低力区(1 ~ 9 N)，传感器具有出色的性能，电压灵敏度为1.23 V N⁻¹，电流灵敏度为41.0 nA N⁻¹。BTS-GFF /PVDF传感器可以检测水滴的微小力，手指关节的运动，微小的表面变形，疲劳驾驶，具有很高的灵敏度。该工作为制备超柔性、高灵敏度、可穿戴的自供电压电传感器提供了新的范式，这种传感器在医疗康复、人体运动监测、智能机器人等领域具有广阔的应用前景。相关研究以“Superflexible and Lead‑Free Piezoelectric Nanogenerator as a Highly Sensitive Self‑Powered Sensor for Human Motion Monitoring”为题目，发表在Nano-Micro Letters上。DOI: 10.1007/s40820-021-00649-9

图8 BTS-GFF/PVDF传感器的输出性能和稳定性

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本文由Junas供稿。

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