国产材料类期刊：Science Bulletin、JEC、SCMs、SCC前沿动态

国内学术期刊的发展，海内外华人科学家的支持必不可少。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。前段时间给大家分享了国产期刊五大花旦：National Science Review、npj Computational Materials、Nano Research、Nano-Micro Letters、Microsystems & Nanoengineering前沿动态，今天笔者继续带领大家领略另外几篇期刊的滚球体育 动态前沿。

Science Bulletin

类合金的三元聚合物太阳能电池的效率超过17.2%

单块异质结聚合物太阳能电池(PSCs)在材料进化、器件制造优化和工作机理探索等方面取得了长足的进展，以窄禁带非富勒烯材料Y6为受体，PSCs的功率转换效率(PCE)已超过16%，在优化的二元PSCs的基础上， 三元策略被认为是实现高性能聚合物太阳能电池的有效方法。在此，北京交通大学张福俊教授、武汉大学杨楚罗教授等人优化后的三元PSCs的功率转换效率(PCE)为17.22%,受体中MF1含量为10%。采用三元策略后，PCE的改善幅度超过8%，这是因为与基于Y6二元PSCs相比，J_SC同时增加了25.68 mA cm^-2, VOC增加了0.853 V, FF增加了78.61%。从拉曼映射、接触角、循环伏安和形貌等方面可以确定MF1和Y6的良好相容性，这是形成合金态的前提。由于Y6和MF1的最低未占据分子轨道(LUMO)水平不同，三活性层中的电子迁移率很大程度上取决于受体中的MF1含量，这可以很好地解释三元结构中波动型FF的变化。第三方认证的PCE为16.8%，应该是单块异质结PSCs的最高值之一。本工作为实现高效的三元PSCs材料选择提供了充分的参考。相关研究以“Alloy-like ternary polymer solar cells with over 17.2% efficiency”为题目，发表在Science Bulletin上。

文献链接：

DOI: 10.1016/j.scib.2020.01.012

分子结构、性能和器件结构

DMF对氮化锂的稳定性机理及其在锂离子超级电容器预锂化中的应用

氮化锂是一种极好的零残留正极预锂化添加剂，可用于弥补锂离子电容器及锂离子电池在首圈的锂损失。但是，在电极制造过程中，氮化锂与非质子极性溶剂的相容性差，与N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)等常用溶剂具有很高的反应性，限制了以氮化锂作为预锂添加剂的技术推广应用。中科院大连化物所李先锋、张洪章等人通过商业上可用的匀浆涂布途径制备了含氮化锂的电极，使用 DMF作为匀浆溶剂，实验分析和DFT模拟证实了DMF的分子稳定机理，DMF的脱氢能明显大于其他常用溶剂。添加20%氮化锂的软包装锂离子电容器具有出色的倍率性能、循环稳定性和超高的能量密度，其能量密度是不含Li₃N器件的2.3倍，1万次充放电循环后，其能量保持率高达90%。相关研究以“DMF stabilized Li3N slurry for manufacturing self-prelithiatable lithium-ion capacitors”为题目，发表在Science Bulletin上。

文献链接：

DOI: 10.1016/j.scib.2019.11.014

DFT的计算和可能的反应

Journal of Energy Chemistry

有机三维互联石墨烯气凝胶作为高性能锌离子电池的负极材料

水性可充电锌离子电池具有安全性高、成本低、耐久性好等优点，在大规模的存储应用中具有很大的吸引力。然而，由于Zn²⁺在固体无机框架中的缓慢扩散，导致阴极材料的缺乏，阻碍了它们的发展。在此，哈尔滨工程大学叶克、曹殿学教授等人报道了一种新型的有机电极材料，其材料为聚3、4、9、10-perylentetracarboxylic dianhydrode (PPTCDA)/石墨烯气凝胶(GA)。通过简单的溶剂热反应合成了三维互联多孔结构，其中PPTCDA均匀地嵌入到GA纳米薄片中。PPTCDA/GA自组装结构不需要辅助电极和导电剂来制备电极材料，是制备投币式电池的一种简单方法，为下一步的大规模生产奠定了基础。PPTCDA/GA的输出电压0.0 ~ 1.5 V，容量≥200 mAh g^-1。经过300次循环后，容量保持率仍然接近100%。通过FT-IR、XRD和XPS表征，探讨了Zn²⁺插层/脱层在PPTCDA/GA电极中的作用机理。用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了PPTCDA/GA的形貌和结构。相关研究以“Organic 3D interconnected graphene aerogel as cathode materials for high-performance aqueous zinc ion battery”为题目，发表在Journal of Energy Chemistry上。

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DOI: 10.1016/j.jechem.2019.09.026

PPTCDA/GA为阴极的电化学性能

多孔碳与交错的MoP-MoS₂异质结杂化高效的析氢反应

由非贵金属催化剂组成的具有大表面积和高电导率的电催化剂的设计与开发是析氢反应的关键。在此，华南理工大学彭新文教授等人以木质素为基础的多孔碳与MoS₂-MoP异质结(MoS₂-MoP/FPC)杂化相偶联，并作为有前途的催化剂。通过在多孔碳(MoS₂/FPC)上固定花瓣状的二硫化钼纳米片，然后控制其在Ar/H₂中的磷化反应形成MoS₂-MoP/FPC。红磷提供了能在还原性气氛下诱导异质结构建的P元素，同时产生了MoP和MoS₂相的分裂。制备的MoS₂−MoP/FPC催化剂在电流密度为10 mA cm⁻²时，其过电位为144 mV，在酸性介质中对HER的Tafel斜率为41 mV dec⁻¹，且稳定性显著。除了杂化产物的活性外，其优异的活性还归功于MoS2-MoP的异质结，以及多孔碳良好的电荷/传质能力。该策略为高成本、高性能催化剂的开发和设计提供了一种新方法。相关研究以“Porous carbon coupled with an interlaced MoP–MoS2 heterojunction hybrid for efficient hydrogen evolution reaction”为题目，发表在Journal of Energy Chemistry上。

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DOI: 10.1016/j.jechem.2019.09.010

MoS₂−MoP/FPC的制造工艺示意图

杂化MOF@COF作为选择性氧化醇的高效可见光驱动光催化剂

利用加速光诱导电子和半导体间电荷-载流子分离建立共价连接结构可以提高光催化性能。在这项工作中，北京滚球体育 大学王戈教授、德国波鸿大学Guixia Zhao 教授等人报道了一种简单而新颖的生长方法，用结晶和多孔的共价有机框架(COFs)材料覆盖NH₂-MIL-125 (MOFs），形成一系列不同COF厚度的NH₂-MIL-125@TAPB-PDA纳米复合材料。引入适量的COF不仅可以改变其固有的电子和光学性质，而且可以显著提高其光催化活性。特别是COF厚度在20nm左右的NH₂-MIL-125@TAPB-PDA-3苯甲醛的收率最高(94.7%)，约为核体NH₂- MIL-125-的2.5倍和COF的15.5倍。杂化材料光催化性能的提高主要是由于通过共价键增强了光致载流子在MOF和COF之间的转移。此外，还探讨了阐明光催化过程的可能机制。这种基于MOF的光催化剂在未来的绿色有机合成中具有巨大的潜力。相关研究以“Covalently integrated core-shell MOF@COF hybrids as efficient visible-light-driven photocatalysts for selective oxidation of alcohols”为题目，发表在Journal of Energy Chemistry上。

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DOI: 10.1016/j.jechem.2019.07.014

NH₂-MIL-125@TAPB-PDA杂化的合成工艺示意图

SCIENCE CHINA Materials

退火调控的3D交联TiNb₂O₇纳米棒电极用于高效柔性锂离子电容器

TiNb₂O₇的理论比容量高达280 mA h g⁻¹, 是一类有前景的锂离子电容器负极材料。然而其较差的电子导电性严重限制了其倍率性能的提升。在此，武汉理工大学刘金平教授课题组在柔性碳布表面直接生长3D交联的TiNb₂O₇纳米棒多孔负极, 并将其首次应用于柔性锂离子电容器; 碳布的高导电性, 单晶纳米棒结构较短的离子/电子传输路径以及良好的结构稳定性, 有效提高了材料的倍率性能和循环稳定性。 研究表明, TiNb₂O₇负极表现出优异的倍率性能(从1到40 C, 容量保持率高达66.3%), 出色的循环稳定性(>2000圈), 以及良好的柔韧性(连续弯曲500次后容量无损失)。此外, 将无粘结剂的TiNb₂O₇负极和商用活性炭正极搭配成锂离子电容器, 展现出了较高的质量和体积能量/功率密度(~100.6 W h kg⁻¹/4108.8 W kg⁻¹; 10.7 mW h cm⁻³/419.3 mW cm⁻³), 优于先前报道的混合超级电容器, 同时该器件可以在180°弯曲状态下为LED灯供电。相关研究以“Post-annealing tailored 3D cross-linked TiNb₂O₇nanorod electrode: towards superior lithium storage for flexible lithium-ion capacitors”为题目，发表在SCIENCE CHINA Materials上。

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DOI: 10.1007/s40843-019-1225-1

基于TNO-750-7h的LIC模型的电化学性能

一步球磨法制备石墨烯/炭黑水性导电油墨应用于柔性电子器件

中国科学院煤炭化学研究所陈成猛研究员等以石墨烯和炭黑作为导电填料, 通过一步球磨法制备了高导电的水性碳系油墨。当石墨烯质量分数为10%时, 复合油墨具有最优的流变学性能; 在丝网印刷中, 该油墨在聚酰亚胺基底上形成均匀致密的涂层。在微观上, 涂层具有夹层三维网络结构, 电阻率是纯炭黑涂层电阻率的30%。辊压处理后, 电阻率降至0.18±0.01 Ω cm, 且涂层具有良好的机械柔性, 经过3000次循环弯折试验后电阻仅增加12%。将石墨烯/炭黑复合涂层作为柔性导体, 成功组装了发光书签和薄膜开关, 表明该涂层在柔性电子器件大规模生产中具有巨大的潜力。相关研究以“One-pot ball-milling preparation of graphene/carbon black aqueous inks for highly conductive and flexible printed electronics”为题目，发表在SCIENCE CHINA Materials上。

文献链接：

DOI: 10.1007/s40843-019-1210-3

油墨制备过程的示意图及稳定性光学照片

CALPHAD辅助设计高强度沉淀强化型高熵合金

近年来, 设计具有高强度和优异延展性的高熵合金(HEAs)引起了人们的广泛兴趣。中南大学宋旼教授等人采用CALPHAD方法来设计沉淀强化型(FeCoNi)₉₂Al_2.5Ti_5.5高熵合金. 通过热机械处理过程来调控合金晶粒尺寸、析出相大小及体积分数, 从而优化合金力学性能。在一定温度时效后, 具有L1₂有序结构的Ni₃(Al,Ti)型第二相在面心立方(FCC)基体中均匀析出, 并与FCC基体共格。通过热机械处理过程, 合金的屈服强度从338.3 MPa增加到1355.9 MPa, 抗拉强度从759.3 MPa增加到1488.1 MPa, 而伸长率仍然保持在8.1%。基于分析模型定量评估屈服强度的增加, 结果表明屈服强度的显著增加主要是由沉淀强化机制引起的。变形引起的微观条带和位错切过析出相是该合金的变形机制和强化机制, 有助于该合金同时具有优异的延展性和高强度。 研究表明, CALPHAD方法可以为高熵合金的设计和优化提供借鉴。相关研究以“CALPHAD-aided design of high entropy alloy to achieve high strength via precipitate strengthening”为题目，发表在SCIENCE CHINA Materials上。

文献链接：

DOI: 10.1007/s40843-019-1170-7

不同热机械过程后的粒度演化

Science China Chemistry

利用AIE活性单元构建的共价有机空心纳米球用于硝基酚类爆炸物的检测

具有高灵敏度和超放大猝灭效应的共轭纳米材料对硝基酚类爆炸物的检测仍是一个巨大的挑战。在此，吉林大学田文晶、刘俊秋教授开发了利用聚合诱导发射(AIE)活性TFPB构建的共轭空心纳米球。由于空芯纳米球与硝基酚类炸药的光致电子转移(PET)，使得空芯纳米球在加入硝基酚类炸药后具有均匀的尺寸和良好的分散性，并表现出明显的荧光猝灭反应。 炸药物：TNP、4-硝基酚(NP)和2,4-二硝基苯酚(DNP)与空心球的Stern-Volmer常数可分别达到9.67×10⁵、3.14×10⁵和4.8×10⁴M⁻¹。制备了空心纳米球包覆的简易试纸，对TNP溶液和水蒸气的响应良好。该研究为构建高效硝基酚类爆炸物传感的AIE 共轭空心纳米球提供了一种新的策略。相关研究以“Covalent organic hollow nanospheres constructed by using AIE-active units for nitrophenol explosives detection”为题目，发表在Science China Chemistry上。

文献链接：

DOI: 10.1007/s11426-019-9667-1

空心纳米球的形成及在硝基酚类爆炸物检测中的应用

搭配光敏材料制备高效聚合物太阳能电池，效率可达16.53%

非富勒烯受体(NFA)的出现为开发具有高功率转换效率的高性能施主/受体对提供了一个有希望的机会，因为NFAs提供可调的能量水平、广泛的吸收和合适的聚集特性。为了提高活性层的吸光能力，苏州大学崔超华教授、李永舫院士等人选择宽禁带聚合物PTQ10作为供体，而窄禁带NFA Y6作为受体。与PTQ10: IDIC共混物相比，在PTQ10:Y6共混物中观察到约130 nm的红移吸收光谱，这可能会增强PSCs的短路电流密度(Jsc)。此外，最佳PTQ10:Y6共混物具有更高的光致发光猝灭效率和更高效的电荷分离，具有更高的电荷流动性，其双分子复合能力较弱，功率转换效率(PCE)为16.53%，Jsc为26.65 mA cm⁻²，填充系数(FF)为0.751。相关研究以“Rationally pairing photoactive materials for high-performance polymer solar cells with efficiency of 16.53%“为题目，发表在Science China Chemistry上。

文献链接：

DOI: 10.1007/s11426-019-9599-1

PSC的器件结构及在薄膜中的归一化吸收光谱

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