材料前沿最新综述精选(2018年2月第1周)

1、Adv. Energy Mater.综述:用于钠离子电池的普鲁士蓝阴极材料

图1 PBA框架晶体结构示意图

钠离子电池（SIB）由于其低成本有望代替锂离子电池用于大规模电能储存应用，然而，由于缺乏合适的基质材料产生可逆Na+插入反应，钠离子电池的发展遇到了瓶颈。普鲁士蓝类似物（PBA）由于其开放的通道结构，组成和电化学可调性，可用作钠离子电池阴极材料。近日，来自武汉大学的杨汉西教授和华中科技大学的黄云辉教授(共同通讯作者)等人概述了PBA框架作为SIB阴极材料的最新进展，并特别介绍了PBA材料的结构-性能关联，同时讨论了如何解决SIB中存在的问题。

文献链接：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.综述: 多金属氧化物催化剂在析氧反应中的研究进展

图2 金属催化剂的发展历程

氢气是最为环保和可持续的清洁能源之一，为满足电解产生氢气的工业需求，开发可用于氧析出反应（OER）的低成本和高效催化剂至关重要。传统的催化剂大多基于贵金属，许多研究集中在探索新型非贵金属催化体系，并提高对OER机理的认知。近日，来自韩国首尔国立大学的Kisuk Kang (通讯作者)等人概述了催化剂最近的研究进展和多金属催化系统的突破。作者介绍了层状氢氧化物，尖晶石和无定形金属氧化物以及多金属体系活性增强的理论原理，并对OER催化剂活性的进一步改进提出了指导。

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

3、Adv. Energy Mater.综述: 有机太阳能电池中小分子夹层的研究进展

图3 FBF-N和FTBTF-N夹层的化学结构

近日，来自中科院宁波工业技术院的方俊锋教授(通讯作者)等人概述了有机太阳能电池（OSCs）中的小分子中间层（SMIs）的最新研究进展。与聚合物夹层相比，SMI具有合成和纯化容易，单分散性好，化学结构明确，重复性好等优点。作者从器件制造的角度总结了SMIs的进展，着重概述了材料类别，分子设计，制备过程和适用器件的结构。 此外，作者还讨论了不同SMI的工作机制，包括结构-性能关系以及对器件性能的影响。

文献链接: Small Molecule Interlayers in Organic Solar Cells (Adv. Energy Mater.，2018，DOI: 10.1002/aenm.201702730）

4、Chemical Reviews综述：二维材料及其异质结构的化学气相沉积生长及应用

图4 二维材料研究历程

二维（2D）材料由于具有多种可调节的电子，光学和化学特性而受到广泛关注。化学气相沉积（CVD）有利于开发用于可扩展高质量和低成本的2D材料和2D异质结构。近日，来自清华-伯克利深圳学院和中科院金属研究所的成会明院士以及清华-伯克利深圳学院的刘碧录 (通讯作者)等人概述了单晶2D材料的最新进展，重点介绍了半导体过渡金属二硫族化合物。作者着重介绍了单晶2D畴的发展机制，以及用于实现连续和均匀2D薄膜生长的关键技术，同时对各类基于二维材料的异质结构的设计和生长机制进行了深入讨论。

文献链接：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综述：液-液界面上的金纳米薄膜：氧化还原电催化、纳米传感器和电可变光学的新兴平台

图5 金纳米薄膜研究历程

两种不混溶电解质溶液（ITIES）之间形成的液-液界面的功能可以通过用超分子组装体或固体纳米材料进行修饰而显著增强。近日，来自科莫里克大学的Micheál D. Scanlon和洛桑联邦理工学院的Pekka Peljo (共同通讯作者)等人概述了金纳米颗粒或“纳米薄膜”浮动组件修改ITIES的最新研究进展。作者详细介绍了金纳米薄膜可控地修改液-液界面的实验方法。此外，作者还概述了一系列技术来表征金纳米薄膜的物理化学性质（如反射率，电导率，催化活性或等离子体特性）和物理界面性质（例如界面处的颗粒间距和浸入深度）。

文献链接：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综述：从单体设计到组装控制来探索下一代2D材料

图6 从单体设计到组装控制来探索下一代2D材料

二维(2D)材料的原子厚度和巨大表面使其具有高度的设计性和可操作性，有着广泛的应用前景。通过设计单体并调整其组装行为，可以大幅度地实现2D材料向下一代电路的应用。近日，来自武汉大学的付磊教授(通讯作者)等人概述了各类新型二维材料，为调整其性能提供了各种物理和化学策略的理论指导。此外，作者还介绍了二维材料的组装方法。最后，作者对二维材料所面临的挑战与机遇做出了展望。

文献链接：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综述：基于石墨烯材料的拉曼光谱研究

图7 1LG晶胞示意图

近日，来自中科院半导体研究所的谭平恒(通讯作者)等人系统地回顾了石墨烯基材料拉曼光谱的发展。作者概述了内在石墨烯中整个一阶和二阶模式的基本拉曼散射过程。此外，文章还讨论了具有不同堆积顺序的多层石墨烯的剪切模式，层状模式，G和2D模式，提出了确定石墨烯层的数量，探测单层和多层石墨烯的拉曼光谱以及获得石墨烯基材料拉曼图像的技术。最后，作者描述了拉曼光谱在外部扰动下石墨烯基本性质研究中的广泛应用。

文献链接：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综述：网状纳米电子学：电子与组织的无缝集成

图8 网状纳米电子示意图

近日，来自哈佛大学的Charles M. Lieber (通讯作者)等人以电子在合成组织和活体动物中的无缝集成为一般范例，概述了网状纳米电子的概念，发展和未来的机遇。作者描述了三维（3D）与网格纳米电子网格作为一个组织支架和平台寻址电子设备进行监测和操纵设计方案和实现途径。这种新颖的平台也被用于细胞培养和组织成熟过程中心脏组织动作电位的时间依赖性3D时空映射，以及对注射药理学试剂的响应。
文献链接：Mesh Nanoelectronics: Seamless Integration of Electronics with Tissues (Acc.Chem.Res.: 10.1021/acs.accounts.7b00547）

9、Accounts of Chemical Research综述：锂离子电池阴极电解质界面的稳定及退化机理研究进展

图9 金属氧化物阴极和非水电解质之间的界面反应示意图

过渡金属氧化物阴极和非水电解质之间界面处的反应对锂电池的耐久性造成了严重影响。为了突破现有的电动汽车应用障碍，科学家正在为提高锂离子电池能量密度进行着不懈的努力。近日，来自伊利诺伊大学芝加哥分校的Jordi Cabana (通讯作者)等人概述了过渡金属氧化物阴极和非水电解质之间的反应机制。作者重点描述了能提供高容量和高潜力的阴极，电极-电解质不稳定性将通过存在于电极表面的电活性过渡金属超出稳定性的内在电位窗来识别。此外，作者还讨论了通过有效地钝化所有界面同时完全控制在表面处产生的化学作用及其均匀性来合理化实验方案的思路。这样的结果将会成功地使界面损失降低到最小，从而提高电池的电荷存储和使用寿命。

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

本文由材料人编辑部纳米学术组jcfxs01供稿，材料牛编辑整理。

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