材料前沿最新綜述精選(2018年2月第1周)

1、Adv. Energy Mater.綜述:用於鈉離子電池的普魯士藍陰極材料

圖1 PBA框架晶體結構示意圖

鈉離子電池（SIB）由於其低成本有望代替鋰離子電池用於大規模電能儲存應用，然而，由於缺乏合適的基質材料產生可逆Na+插入反應，鈉離子電池的發展遇到了瓶頸。普魯士藍類似物（PBA）由於其開放的通道結構，組成和電化學可調性，可用作鈉離子電池陰極材料。近日，來自武漢大學的楊漢西教授和華中科技大學的黃雲輝教授(共同通訊作者)等人概述了PBA框架作為SIB陰極材料的最新進展，並特別介紹了PBA材料的結構-性能關聯，同時討論了如何解決SIB中存在的問題。

文獻鏈接：Prussian Blue Cathode Materials for Sodium-Ion Batteries and Other Ion Batteries (Adv. Energy Mater.，2018，DOI: 10.1002/aenm.201702619）

2、Adv. Energy Mater.綜述: 多金屬氧化物催化劑在析氧反應中的研究進展

圖2 金屬催化劑的發展歷程

氫氣是最為環保和可持續的清潔能源之一，為滿足電解產生氫氣的工業需求，開發可用於氧析出反應（OER）的低成本和高效催化劑至關重要。傳統的催化劑大多基於貴金屬，許多研究集中在探索新型非貴金屬催化體系，並提高對OER機理的認知。近日，來自韓國首爾國立大學的Kisuk Kang (通訊作者)等人概述了催化劑最近的研究進展和多金屬催化系統的突破。作者介紹了層狀氫氧化物，尖晶石和無定形金屬氧化物以及多金屬體系活性增強的理論原理，並對OER催化劑活性的進一步改進提出了指導。

文獻鏈接：Recent Progress on Multimetal Oxide Catalysts for the Oxygen Evolution Reaction (Adv.Energy Mater.，2018，DOI: 10.1002/aenm.201702774）

3、Adv. Energy Mater.綜述: 有機太陽能電池中小分子夾層的研究進展

圖3 FBF-N和FTBTF-N夾層的化學結構

近日，來自中科院寧波工業技術院的方俊鋒教授(通訊作者)等人概述了有機太陽能電池（OSCs）中的小分子中間層（SMIs）的最新研究進展。與聚合物夾層相比，SMI具有合成和純化容易，單分散性好，化學結構明確，重複性好等優點。作者從器件製造的角度總結了SMIs的進展，著重概述了材料類別，分子設計，製備過程和適用器件的結構。 此外，作者還討論了不同SMI的工作機制，包括結構-性能關係以及對器件性能的影響。

文獻鏈接: Small Molecule Interlayers in Organic Solar Cells (Adv. Energy Mater.，2018，DOI: 10.1002/aenm.201702730）

4、Chemical Reviews綜述：二維材料及其異質結構的化學氣相沉積生長及應用

圖4 二維材料研究歷程

二維（2D）材料由於具有多種可調節的電子，光學和化學特性而受到廣泛關注。化學氣相沉積（CVD）有利於開發用於可擴展高質量和低成本的2D材料和2D異質結構。近日，來自清華-伯克利深圳學院和中科院金屬研究所的成會明院士以及中科院金屬研究所的劉碧錄 (通訊作者)等人概述了單晶2D材料的最新進展，重點介紹了半導體過渡金屬二硫族化合物。作者著重介紹了單晶2D疇的發展機制，以及用於實現連續和均勻2D薄膜生長的關鍵技術，同時對各類基於二維材料的異質結構的設計和生長機制進行了深入討論。

文獻鏈接：Chemical Vapor Deposition Growth and Applications of Two-Dimensional Materials and Their Heterostructures (Chem. Rev.，2018，DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00536）

5、Chemical Reviews綜述：液-液界面上的金納米薄膜：氧化還原電催化、納米感測器和電可變光學的新興平台

圖5 金納米薄膜研究歷程

兩種不混溶電解質溶液（ITIES）之間形成的液-液界面的功能可以通過用超分子組裝體或固體納米材料進行修飾而顯著增強。近日，來自科莫里克大學的Micheál D. Scanlon和洛桑聯邦理工學院的Pekka Peljo (共同通訊作者)等人概述了金納米顆粒或「納米薄膜」浮動組件修改ITIES的最新研究進展。作者詳細介紹了金納米薄膜可控地修改液-液界面的實驗方法。此外，作者還概述了一系列技術來表徵金納米薄膜的物理化學性質（如反射率，電導率，催化活性或等離子體特性）和物理界面性質（例如界面處的顆粒間距和浸入深度）。

文獻鏈接：Gold Nanofilms at Liquid–Liquid Interfaces: An Emerging Platform for Redox Electrocatalysis, Nanoplasmonic Sensors, and Electrovariable Optics (Chem. Rev.，2018，DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00595）

6、Chemical Reviews綜述：從單體設計到組裝控制來探索下一代2D材料

圖6 從單體設計到組裝控制來探索下一代2D材料

二維(2D)材料的原子厚度和巨大表面使其具有高度的設計性和可操作性，有著廣泛的應用前景。通過設計單體並調整其組裝行為，可以大幅度地實現2D材料向下一代電路的應用。近日，來自武漢大學的付磊教授(通訊作者)等人概述了各類新型二維材料，為調整其性能提供了各種物理和化學策略的理論指導。此外，作者還介紹了二維材料的組裝方法。最後，作者對二維材料所面臨的挑戰與機遇做出了展望。

文獻鏈接：Exploring Two-Dimensional Materials toward the Next-Generation Circuits: From Monomer Design to Assembly ControlNitrogen-doped simple and complex oxides for photocatalysis: A review (Chem. Rev.，2018，DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00633）

7、Chemical Society Reviews綜述：基於石墨烯材料的拉曼光譜研究

圖7 1LG晶胞示意圖

近日，來自中科院半導體研究所的譚平恆(通訊作者)等人系統地回顧了石墨烯基材料拉曼光譜的發展。作者概述了內在石墨烯中整個一階和二階模式的基本拉曼散射過程。此外，文章還討論了具有不同堆積順序的多層石墨烯的剪切模式，層狀模式，G和2D模式，提出了確定石墨烯層的數量，探測單層和多層石墨烯的拉曼光譜以及獲得石墨烯基材料拉曼圖像的技術。最後，作者描述了拉曼光譜在外部擾動下石墨烯基本性質研究中的廣泛應用。

文獻鏈接：Raman spectroscopy of graphene-based materials and its applications in related devices (Chem. Soc. Rev.，2018，DOI: 10.1039/C6CS00915H）

8、Accounts of Chemical Research綜述：網狀納米電子學：電子與組織的無縫集成

圖8 網狀納米電子示意圖

近日，來自哈佛大學的Charles M. Lieber (通訊作者)等人以電子在合成組織和活體動物中的無縫集成為一般範例，概述了網狀納米電子的概念，發展和未來的機遇。作者描述了三維（3D）與網格納米電子網格作為一個組織支架和平台定址電子設備進行監測和操縱設計方案和實現途徑。這種新穎的平台也被用於細胞培養和組織成熟過程中心臟組織動作電位的時間依賴性3D時空映射，以及對注射藥理學試劑的響應。

9、Accounts of Chemical Research綜述：鋰離子電池陰極電解質界面的穩定及退化機理研究進展

圖9 金屬氧化物陰極和非水電解質之間的界面反應示意圖

過渡金屬氧化物陰極和非水電解質之間界面處的反應對鋰電池的耐久性造成了嚴重影響。為了突破現有的電動汽車應用障礙，科學家正在為提高鋰離子電池能量密度進行著不懈的努力。近日，來自伊利諾伊大學芝加哥分校的Jordi Cabana (通訊作者)等人概述了過渡金屬氧化物陰極和非水電解質之間的反應機制。作者重點描述了能提供高容量和高潛力的陰極，電極-電解質不穩定性將通過存在於電極表面的電活性過渡金屬超出穩定性的內在電位窗來識別。此外，作者還討論了通過有效地鈍化所有界面同時完全控制在表面處產生的化學作用及其均勻性來合理化實驗方案的思路。這樣的結果將會成功地使界面損失降低到最小，從而提高電池的電荷存儲和使用壽命。

文獻鏈接：Mechanisms of Degradation and Strategies for the Stabilization of Cathode–Electrolyte Interfaces in Li-Ion Batteries (Acc.Chem.Res.: 10.1021/acs.accounts.7b00482）

本文由材料人編輯部納米學術組jcfxs01供稿，材料牛編輯整理。

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