Adv. Funct. Mater.7月最新文献快讯专题

小柒 8年前 (2016-08-01) 6138浏览

本期专题跟踪了Advanced Functional Materialsl于2016年7月25日见刊的所有文献，并做相关导读，相关文献资源网友已上传，点我跳转到材料人论坛下载（微信读者请点击阅读原文）。

本期AFM共更新文献21篇，其中中国作者文章9篇【苏州大学（2）、复旦大学（1）、南京理工（1）、中国科学技术大学（1）、中南大学（1）、首都师范（1）、南京工业（1）、国家纳米科学中心（1）】，文章分别涉及MOF、MoS₂、锂电、钠电、太阳能电池、铁电、介电材料等。

封面文章：聚合物中空纤维中生长高性能ZIF-8膜

Fluidic Processing of High-Performance ZIF-8 Membranes on Polymeric Hollow Fibers: Mechanistic Insights and Microstructure Control（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201601550）

佐治亚理工学院Sankar Nair等对MOF（ZIF-8）膜在微流控条件下在聚酰胺-酰亚胺中空纤维生长进行了详细的机械解释，需要注意的是，在这个过程中没有任何中间步骤（例如催化或者表面改性）或者后合成处理。其中一个重要结论就是：界面膜在中空纤维中首先形成两层，随后重组为单层结构。

聚酰胺-酰亚胺中空纤维中ZIF-8的生长机理图解

封面内页之苏州大学：高稳定无粘结剂Cu₃P纳米线锂离子电池负极

Half-Cell and Full-Cell Applications of Highly Stable and Binder-Free Sodium Ion Batteries Based on Cu3P Nanowire Anodes（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201601323）

新加坡国立大学（苏州）研究院/苏州大学陈煜和苏州大学晏成林等通过原位生长和磷化技术直接在铜集流体上生长无添加剂的Cu3P纳米线（CPNW）负极。CPNWs表现出优秀的循环性能，在260次循环之后容量保持率为70%，相当于其他报道30到150次循环的水平。

CPNWs负极材料的合成和钠离子插入/脱嵌示意图

封底内页之复旦大学：精确控制有机-无机钙钛矿太阳能电池结合水

Precisely Controlled Hydration Water for Performance Improvement of Organic–Inorganic Perovskite Solar Cells（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201601557）

复旦大学詹义强和复旦大学/瑞典皇家理工学院郑立荣等向前躯体中引入结合水而非水分子，并通过精确控制结合水使用旋转涂布法一步制备平滑均匀的钙钛矿膜，并设计出高效率的平面钙钛矿太阳能电池。

对优化后PbAc₂设备的表征

封底之苏州大学：高开路电压的Si/有机异质结太阳能电池

Nanostructured Si/Organic Heterojunction Solar Cells with High Open-Circuit Voltage via Improving Junction Quality（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201600441）

有机-Si异质结太阳能电池光吸收下率高，但是由于Si的面积/体积比大使得表面复合严重并且Si与有机物的粘附性差，进而导致开路电压低。苏州大学孙宝全等通过引入硅烷（GOPS）简单高效的抑制电荷复合并增加粘附力，开路电压达到640mV，能量转化率大14.1%。

GOPS的化学结构以及太阳能电池的异质结结构

1. 钠电：Co₃O₄-石墨烯负极材料的机理和实验探索

Understanding Origin of Voltage Hysteresis in Conversion Reaction for Na Rechargeable Batteries: The Case of Cobalt Oxides（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201601357）

与传统插层电极相比，转化反应电极由于能利用过渡金属更宽的价态而比容量更高，但仍有一些机理性问题尚未解决。首尔国立大学Kisuk Kang等以钠电池中的Co₃O₄为例分析转化反应充放电过程中的极化和迟滞现象。然后用Co₃O₄-石墨烯纳米微板作为钠电池负极材料，表现出优异的电化学性能——756mAh/g的可逆容量和96Wh/Kg的能量密度（以电极整体质量计算）。

Na电池中Co₃O₄的转化和再转化反应机理示意图

2. 南京理工：通用激光-水热法制备三元氧化物纳米晶（TONs）

Ternary Oxide Nanocrystals: Universal Laser-Hydrothermal Synthesis, Optoelectronic and Electrochemical Applications（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201600785）

尽管目前还没有通用简便绿色的制备方法，但是三元氧化物纳米晶（TONs）还是由于在光电和电化学领域的潜在应用而备受关注。南京理工大学曾海波等先通过液相激光熔蚀（LAL）获得清洁表面然后进行水热生长制备各种TONs，并且证明其在高性能光电探测器和赝电容器方面潜在应用。

ZnGeO₄的制备过程示意图

3. 石墨烯：提高石墨烯渗透膜压力传感器灵敏度

Enhancing the Sensitivity of Percolative Graphene Films for Flexible and Transparent Pressure Sensor Arrays（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201503674）

触摸屏、人工皮肤和运动检测等领域需要一种柔性透明的压力传感器。基于石墨烯的渗流应变计可以满足条件，但性能研究还不成熟。剑桥大学Tian Ming和Jing Kong等人研究石墨烯渗透膜压力传感阵列发现，石墨烯渗流应变计的应变系数与初始电阻、尺寸、形态、石墨烯层间电阻相关，并且采用石墨烯渗透膜可以提高传感器耐用性。

柔性透明压力传感器阵列

4. 多用途固相光敏剂：有序三联吡啶钌嵌入介孔有机硅复合材料

A Versatile Solid Photosensitizer: Periodic Mesoporous Organosilicas with Ruthenium Tris(bipyridine) Complexes Embedded in the Pore Walls（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201601587）

丰田中央研究所的Shinji Inagaki等人，在非等离子表面活性剂条件下，以聚丙烯酸为启动子，利用高纯度钌和三个烷基杂氮硅三环合成含钌有序介孔材料（Ru-PMOs）。Ru-PMOs因带有金属配体电荷转移吸收带在可见光范围内600 nm处表现为强吸收，因单电子氧化在0.8V左右对Ag/AgNO3表现出氧化还原性。

结果表明，可在Ru-PMOs孔道内放置催化剂来建立多项光催化体系，这种方法简便易行。

合成Ru-PMOs流程图

5. 华南理工大学：压阻纤维的多尺度褶皱结构

Multiscale Wrinkled Microstructures for Piezoresistive Fibers（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201600580）

柔性压阻材料难以同时满足高导电率、灵敏性和可拉伸性。核壳结构导电纤维具有高导电率、抗拉伸以及耐用等优异性能。华南理工大学刘岚课题组将银纳米线墨水涂在具有核壳结构的商用聚氨酯纤维上，可制得多尺度褶皱结构，从而表现出对压力和弯曲变形的敏感性，同时响应快、检测限低，还具有松弛效应。研究还表明，增加柔性压阻纤维的内触点，可增加材料的灵敏性。

柔性压阻纤维扭曲制备示意图

6. 中国科学技术大学：独特的链状苯酚-甲醛树脂纤维

Unique Necklace-Like Phenol Formaldehyde Resin Nanofibers: Scalable Templating Synthesis, Casting Films, and Their Superhydrophobic Property（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201600907）

一维材料的宏观可控制备一直是个难题。中国科学技术大学的俞书宏课题组通过模板调控下水热法制备了一系列苯酚-甲醛树脂包裹的纳米电缆，其多样化的一维模版使得脱去模板的纤维形态也具有多样化。这种多尺度粗糙度和三维网状结构可作为构建优异超疏水结构的基础材料。

PFR基表面的形貌和表面超疏水性能表征

7. 石墨烯：波纹结构石墨烯可增强等离子体耦合效应

Multilayer Graphene with a Rippled Structure as a Spacer for Improving Plasmonic Coupling（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201601850）

局域表面等离子体共振（LSPR）的提升需要利用等离子体耦合效应。石墨烯因其亚纳米尺度精确能控性成为垫片的最佳候选。韩国科学技术院Yang-Kyu Choi和Sung-Yool Choi等人对波纹结构石墨垫片的等离子体耦合效应进行了实验和模拟研究。结果表明，增强因子随着波纹密度的增加而增加；MLG垫片的模拟结果与观测结果一致，而SLG垫片表现为不一致。

拉曼光谱和模拟分析

8. 多孔材料：新方法合成多孔荧光硅纳米晶（POSS）复合材料

Porous NIR Photoluminescent Silicon Nanocrystals-POSS Composites（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201601251）

多伦多大学Geoffrey A. Ozin等以乙烯基POSS和氢终止硅纳米晶（ncSi：H）为原料，采用热氢化硅烷化-聚合联合的手段合成出一种高比表面的近红外荧光多孔硅纳米晶复合材料，同时保留了POSS笼结构的完整性。

制备多孔近红外激发光谱Vinyl-POSS聚合物示意图

9. 铁电记忆二极管：溶液微成型制备纳米二极管中的尺寸效应及电荷传输

Downscaling and Charge Transport in Nanostructured Ferroelectric Memory Diodes Fabricated by Solution Micromolding（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201601224）

德国马普高分子研究所Thomas Lenz等采用软光刻方法溶液微成型制备出双稳态铁电记忆二极管，最小尺寸仅为500nm。其具有较好的开路电流密度，随尺寸减小而增加。二维数值仿真显示其与光刻图案化的铁电材料的凹面形状有关。

溶液微模塑法制备示意图以及形貌分析

10. 多功能图像制导光热治疗：普鲁士蓝（PB）涂覆NaDyF4：x%Lu纳米复合材料的优化选择

Optimization of Prussian Blue Coated NaDyF₄:x%Lu Nanocomposites for Multifunctional Imaging-Guided Photothermal Therapy（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201601478）

首都师范大学Jing Zhou和复旦大学Fuyou Li等研究员通过掺杂不同含量的镥（Lu）离子合成出尺寸各异的NaDyF₄基纳米复合材料进行实验，最终得出NaDyF₄:50%Lu@ PB（PB涂覆含50%Lu的NaDyF₄材料）为肿瘤光热治疗的最佳功能材料，并且这种材料生物相容。

不同成分纳米颗粒应用于多功能成像制导光热治疗

11. 发光材料组装技术：通过共焦显微高效粘合钙钛矿纳米颗粒

Efficient Cementing of CH3NH3PbBr3 Nanoparticles to Upconversion Nanoparticles Visualized by Confocal Microscopy（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201600786）

西班牙巴伦西亚大学María González-Béjar和Julia Pérez-Prieto等采用一种创新性的组装策略制备出上转换发光钙钛矿纳米杂化材料UCn@PKCB（CH₃NH₃PbBr₃钙钛矿纳米颗粒涂覆NaYF₄：Yb³⁺,Tm纳米颗粒）。实验证实这种技术有利于提高材料发光寿命，并且使能量共振转移可视化。

UC_n@PKCB纳米混合物的结构图解和制备流程

12. 锂电：大孔隙石墨烯泡沫网络结构造就更高性能锂电池

Ultrafast Discharge/Charge Rate and Robust Cycle Life for High-Performance Energy Storage Using Ultrafine Nanocrystals on the Binder-Free Porous Graphene Foam（Adv. Funct. Mater., 2016,DOI: 10.1002/adfm.201601355）

韩国科学技术院Yong-Hoon Kim和Jeung Ku Kang等将TiO₂纳米晶集成到无粘结大孔隙石墨烯（PG）网络泡沫中，从而制得一种分层体系结构。经测试，这种材料在高电流下展现出超快的冲/放电速率（40s），循环能力大有提高（1000次锂离子嵌入/脱嵌循环后，库伦效率接近100%），且较为稳定。密度泛函理论计算现实锂离子穿过TiO2-PG界面，在无粘结界面趋于稳定。