• 四烷基取代的金字塔烷类化合物作为非共价键中的电子供体

  在化学研究中，金字塔状分子因其独特的结构和特殊的电子分布特性，长期以来备受关注。这类分子通常由一个位于顶端的四配位四元原子（T）和一个位于底面的正方形碳环构成。金字塔烷（pyramidane）作为一种典型代表，其结构稳定性源于较高的能垒，使得其难以转化为环开的卡宾异构体。本研究的重点是探讨当金字塔烷中的顶端碳原子被更重的四元原子（如硅、锗、锡和铅）取代后，其与不同类型的路易斯酸之间的非共价相互作用。研究通过量子化学计算，深入分析了这些分子在与氢键、卤素键以及新型的“奥斯梅键”（osme bond）等相互作用时的电子行为和结构特性。在这些取代的金字塔烷分子中，电子静电势（MEP）的变化尤为显著。

  来源：Physical Chemistry Chemical Physics

  时间：2025-11-08

• 氨和氢在铁表面解离共吸附的动力学建模及其对氢致脆性的影响

  在当前的工业和能源应用中，氢气作为一种清洁能源载体和储能介质，正逐渐成为主流。然而，氢气在金属材料中的渗透和吸附会导致材料性能的退化，这种现象被称为氢脆（Hydrogen Embrittlement, HE）。氢脆不仅降低了金属的强度和韧性，还可能导致材料在使用过程中发生突发性断裂，这对结构安全性和设备寿命构成严重威胁。因此，如何有效抑制氢脆，成为氢能源应用中的关键问题之一。近年来，研究人员提出了一种通过引入微量杂质气体来缓解氢脆的策略，其中氨气（NH₃）因其较低的工业安全风险和对催化剂活性的较小干扰，引起了广泛关注。然而，目前关于氨气对氢脆影响的研究仍然有限，其机制尚不完全明确。本文通过结合

  来源：Physical Chemistry Chemical Physics

  时间：2025-11-08

• 通过底物辅助途径，由双胍基镁酰胺催化的腈类和异氰酸酯的氢硼化反应

  在有机合成化学中，硝基化合物（R–C≡N）和异氰化物（R–N=C–R'）的还原反应具有重要的应用价值。这些反应能够高效地将硝基化合物转化为伯胺，而将异氰化物转化为仲胺，广泛应用于农用化学品、药物合成、染料和相关工业领域。传统的硝基化合物还原方法通常依赖于金属氢化物，但这些方法可能伴随着安全隐患、成本高昂和选择性不足等缺点。而异氰化物的还原则常常需要高压和高反应条件，进一步限制了其在实际应用中的可行性。因此，开发一种更加高效、环保且选择性更高的催化方法成为研究的热点。近年来，金属催化的硼氢化反应在有机合成中展现出显著优势。相较于传统方法，其不仅能够提供更高的选择性，还能在较为温和的条件下完成反应

  来源：Organic Chemistry Frontiers

  时间：2025-11-08

• 一种生物气体-固体氧化物燃料电池（SOFC）发电系统的可持续设计

  摘要 本文提出了一个利用沼气作为原料的可持续电力生产系统框架，重点评估该集成过程的经济可行性和可持续性。该集成系统主要包括两个阶段：首先通过重整工艺（如部分氧化或蒸汽甲烷重整）从沼气中生产氢气，然后通过固体氧化物燃料电池将其转化为电能。采用了一种上层结构优化方法来确定能够最小化年化总成本的最佳工艺配置。所提出的上层结构包含了一系列全面的工艺替代方案。通过严格的优化框架实现工艺与能量的同步集成，从而能够系统地比较各种工艺方案，并明确评估运营成本、资本支出和碳捕获之间的权衡。文中还进行了敏感性分析，以了解输入参数的影响，并确定能够提升

  来源：AIChE Journal AIChE

  时间：2025-11-08

• 探索多隔板塔中可实现的最大产品纯度

  在化工领域，蒸馏仍然是一个至关重要的分离技术，尽管其较高的能耗一直是其面临的主要挑战。随着全球气候变化和能源价格的上升，开发节能型的强化工艺变得尤为重要。其中，分馏壁柱（Dividing Wall Column, DWC）作为一种强化蒸馏技术，已经被证明在理论上和实验上能够实现高纯度的分离。然而，DWC通常仅适用于三元混合物的分离，为了进一步扩展其应用范围，科学家们提出了多分馏壁柱（Multiple Dividing Wall Column, mDWC）的概念。理论上，mDWC能够处理任意数量的组分混合物，但随着产品数量的增加，其设计和操作的复杂性也随之大幅上升。因此，当前的研究主要集中在四组

  来源：AIChE Journal AIChE

  时间：2025-11-08

• 揭示分子层面的传感机制：一项关于苝二亚胺自由基阴离子二聚体分解的密度泛函理论（DFT）研究

  酰胺功能化的苝二亚胺（TFPDIOH˙−）的自由基阴离子会聚合成一种通过“煎饼式”（pancake bonding）作用稳定的二聚体。在存在一级胺的情况下，这种二聚体可以发生解聚，从而为开发响应型有机传感器提供了可能性。在本研究中，利用密度泛函理论（DFT）计算来阐明其传感机制，该机制可以表示为：1/2[TFPDIOH]22− + nBuNH2 → [nBuNH2·TFPDIOH]˙−。计算结果表明，酰胺位点上大体积取代基的空间位阻会削弱π堆叠相互作用，从而使强氢键的形成成为可能，进而导致二聚体解聚。取代基上的酚羟基与BuNH2形成低势垒氢键（LBHB）

  来源：Materials Horizons

  时间：2025-11-08

• 用于软性生物电子界面的纳米纤维导电水凝胶粘合剂

  传统的氢凝胶往往难以同时兼顾机械韧性、组织粘附性和导电性——这些是实现可靠软体生物电子接口的关键要求，尤其是在监测应用中。在这项研究中，我们开发了一种导电纳米纤维双网络氢凝胶粘合剂，能够实时、长期地监测人体运动和生理信号，包括心电图（ECG）、肌电图（EMG）以及肺呼吸。这种双网络结构结合了掺银纳米粒子的蛋白质纳米纤维，使得该材料的机械性能、组织粘附特性和导电性均可调节。其超灵敏的应变响应能力使得能够精确可靠地检测各种身体运动，从手指弯曲到细微的声带振动，同时还能实时监测心脏活动、肌肉收缩和呼吸模式。在大动物模型中的实验展示了该粘合剂在修复肺损伤和长期监

  来源：Materials Horizons

  时间：2025-11-08

• 综述：基于低玻璃化转变温度聚合物的柔性室温磷光材料

  柔性室温磷光（RTP）材料因其良好的延展性、易于变形和抗疲劳性而受到了广泛关注。然而，RTP材料中三重态激子的稳定通常需要一个晶体或刚性聚合物基质，这严重限制了它们在室温（300 K）下的机械柔韧性。为了解决这一挑战，具有低于室温玻璃化转变温度（Tg）的聚合物应运而生，这种聚合物在基质刚性和高效磷光性能之间实现了平衡。因此，本综述重点介绍了近期开发的低Tg（<300 K）的柔性RTP聚合物。首先探讨了机械柔韧性和长寿命RTP发光之间的基本权衡。接着，全面概述了具有长寿命和高量子产率的RTP材料的分子设计原理、加工策略和机理机制。最后，综述总结了RTP材料

  来源：Materials Chemistry Frontiers

  时间：2025-11-08

• 通过界面极化调制，在范德瓦尔斯接触中实现由Janus金属调控的可调谐肖特基势垒

  二维半导体因其独特的物理性质在下一代电子器件领域展现出巨大的潜力。然而，金属-半导体（M-S）接触界面中普遍存在的费米能级钉扎效应（Fermi-level pinning effect）导致了无法调控的肖特基势垒（Schottky barrier），严重限制了器件性能的提升。为了解决这一问题，本文提出了一种全新的策略，利用具有结构不对称性的极性金属Janus材料TaSTe作为电极，通过改变TaSTe与半导体接触的表面（S或Te），实现了对M-S界面相互作用的可调性。这种调控机制源于S和Te原子之间电负性差异导致的界面极化效应。此外，研究还表明，在外部电场和应变作用下，Janus TaSTe与P

  来源：Materials Horizons

  时间：2025-11-08

• 综述：用于热化学能量存储和转换的材料：适用于低温环境的特性

  热能储存技术是现代能源系统中不可或缺的一部分，其主要目标是通过高效存储和管理热能，提升多个经济领域的能源利用效率。热能可以以多种形式进行储存，包括显热储存、潜热储存和热化学储存。其中，热化学储存因其较高的能量密度而受到广泛关注，但其在反应速率和循环寿命方面仍面临诸多挑战。此外，热化学储存过程涉及多尺度的物理和化学机制，从原子层面的化学键变化到介观尺度的质量和热传导过程，都需要深入研究。本文综述了热化学储存材料的特性，并重点探讨了适用于低温应用的材料，包括固体吸收（如盐水合物、氨盐和甲醇盐）、多孔载体吸附（如沸石和金属-有机框架）以及液体稀释，为热化学储存技术的进一步发展提供了理论和实践依据。在

  来源：Materials Horizons

  时间：2025-11-08

• 竹材生物质的生物预处理，旨在构建用于高倍率钠储存的层次化碳结构

  钠离子电池（SIBs）需要可持续的阳极材料来克服锂资源的限制。竹子是一种生长迅速且具有层次结构的生物质，有望作为硬碳（HC）阳极的前体材料。然而，传统的碳化方法难以优化其刚性晶体结构。在这里，我们提出了一种利用白腐真菌（Trametes versicolor）进行生物预处理的碳化耦合策略，实现了选择性的木质素去除和半纤维素脱除。这一酶促过程破坏了纤维素之间的氢键网络，降低了其结晶度，并生成了富含缺陷的非晶态结构。在碳化过程中，经过预处理的前体材料形成了具有弯曲类石墨烯结构域和封闭纳米孔的层次化结构，从而显著增强了离子的扩散和吸附性能。优化后的硬碳阳极在3

  来源：Journal of Materials Chemistry A

  时间：2025-11-08

• 丁子香酚/聚硅氧烷/氧化石墨烯纳米复合材料作为高效的防腐和抗生物污损添加剂，用于海洋环氧涂料

  本文探讨了一种新型纳米复合材料 **Eu-PMHS-GO** 的合成与应用，旨在提升海洋环氧树脂涂层的抗腐蚀和防生物污损性能。该材料由 **eugenol**（肉桂醇）通过铂催化氢硅烷化反应与 **polymethylhydrosiloxane**（聚甲基氢硅氧烷，简称 PMHS）结合，随后通过酯化反应与 **graphene oxide**（氧化石墨烯，简称 GO）连接。这种纳米复合材料不仅保留了各组分的优良特性，还通过协同效应提升了涂层的整体性能。海洋环境对材料提出了多重挑战，包括腐蚀、生物污损以及机械应力等，这些因素显著缩短了材料的使用寿命并影响其性能。传统的防腐涂层虽然在一定程度上能够

  来源：Materials Advances

  时间：2025-11-08

• 优化FeCC复合材料的碳化温度和成分以提高锂离子电池负极的性能

  在当今社会，随着对可再生能源的日益重视，锂离子电池（LIBs）因其环保性、低成本、高能量密度、安全性以及无记忆效应等优势，成为电子设备和混合动力汽车的理想电源。然而，传统LIBs的负极材料，如石墨，其理论容量仅为约372 mAh g⁻¹，难以满足当前对更高能量密度和更长循环寿命的需求。因此，研究者们正在探索新的负极材料，以提升电池的性能。其中，过渡金属氧化物（TMOs）因其高理论容量、低成本和丰富的资源，成为备受关注的候选材料之一。例如，Fe₃O₄纳米颗粒（Fe₃O₄ NPs）具有926 mAh g⁻¹的理论容量，这使其在LIBs负极材料领域展现出巨大的潜力。然而，Fe₃O₄在充放电过程中会发

  来源：Materials Advances

  时间：2025-11-08

• 全球氢能项目温室气体减排潜力分析：基于全生命周期的气候效益评估

  在全球应对气候变化的紧迫背景下，氢能被视为 decarbonize 难减排部门的关键抓手。然而，低碳氢的生产本身需要消耗大量可持续资源和能源，其制备过程伴随显著的温室气体排放。更关键的是，氢能在不同应用场景下的气候效益存在巨大差异。当前，政策制定者和产业界亟需明确：有限的低碳氢资源应该优先用于哪些领域，才能最大化其减排贡献？这正是《自然·能源》最新研究要回答的核心问题。为了系统量化氢能应用的气候效益，由Tom Terlouw领衔的国际研究团队开展了一项开创性研究。他们构建了一个涵盖全球近2,000个已运营和计划氢能项目的数据库，采用前瞻性生命周期评估（LCA）方法，首次全面比较了14种主要氢能

  来源：Nature Energy

  时间：2025-11-08

• 受莲藕结构启发的流场在质子交换膜燃料电池中实现了协同多物理场催化作用

  质子交换膜燃料电池（PEMFC）在复杂运行条件下性能会下降，这是由于气体、水、热量、质子和电子的传输不均匀所致。作为关键的结构元件，阴极流场（FF）在调控多相传输过程中起着核心作用，并直接影响催化活性和设备稳定性。在这里，我们提出了一种受莲藕结构启发的流场设计，该设计结合了波浪形的主通道和子通道，通过侧向的通道网络来增强液流传输效果。这种架构显著提高了多物理场分布的空间均匀性，使得流场均匀性提高了12%，峰值功率密度增加了10.45%，相比传统的平行流场结构有明显优势。全面的综合评估进一步表明，这种莲藕结构流场能够有效调节耦合传输现象并降低电化学过电位。

  来源：Journal of Materials Chemistry A

  时间：2025-11-08

• Zn2−xMnxGeO4中低频声子驱动的负热膨胀增强效应

  摘要阐明负热膨胀（NTE）和结构柔性的内在机制对基础研究和工业技术至关重要。虽然化学改性可以提高NTE材料的多样性，但通常也会导致其热膨胀系数显著降低，这使得理解这些内在机制变得既重要又充满挑战。在本研究中，观察到一种显著现象：部分锰（Mn）替代能够增强Zn2GeO4体系的热膨胀系数。通过高分辨率同步辐射X射线衍射、拉曼光谱和密度泛函理论计算的综合研究，阐明了其晶体结构与热膨胀之间的关联及其背后的机制。研究发现，锰掺杂会增大晶格参数并增加氧（O）原子的不对称性，从而提高Zn2−xMnxGeO4的结构柔性。这种柔性的提高促进了氧原子的横向热振动。值得注意的是，Zn2GeO4中低频声子的Grüne

  来源：Tungsten

  时间：2025-11-08

• 一种低成本的光催化制氢策略，采用非贵金属催化剂和生物质作为牺牲剂

  近年来，利用生物质作为牺牲剂进行光催化产氢已成为一种有前景的可再生能源转换策略。然而，大多数已发表的研究仍然依赖于昂贵的贵金属催化剂，而且原始生物质的表面活性较低，这限制了其实际应用。在这项研究中，使用尿素处理过的玉米秸秆作为牺牲剂，非贵金属复合材料作为催化剂，探讨了不同因素对光催化产氢的影响。同时，也研究了不同处理条件下秸秆生物质的效果。采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、紫外-可见光漫反射光谱（UV-vis DRS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）和高性能液相色谱（HPLC）等技术来表征催化剂和玉米秸秆的

  来源：Journal of Materials Chemistry C

  时间：2025-11-08

• 用于可持续电子产品的木质素：结构、形态与化学性质在介电性能建模中的相互作用

  本研究聚焦于一种极具潜力的可持续材料——木质素，探索其在先进电子应用中的表现。木质素作为木质素纤维素生物质加工过程中的主要副产物，因其复杂的芳香结构、丰富的脂肪族和芳香族醚键，以及含有羟基和羧基等功能基团，而展现出独特的化学和电子特性。在本研究中，我们对三种不同的木质素样品进行了比较分析：其中两种（L1和L2）来源于传统的Kraft木质素提取工艺，而第三种（L3）则通过乙醇有机溶剂法从卡农菊（Cynara cardunculus）中提取。这些木质素被用作集成电极（IDE）电子设备的活性层，旨在揭示其组成、结构、形貌及化学特性对介电弛豫动力学和电荷传输机制的影响。为了深入理解这些木质素的性能，我

  来源：Journal of Materials Chemistry A

  时间：2025-11-08

• 通过调节非晶态二氧化锰表面的pH值来提升超级电容器的性能

  氧化锰作为一种超级电容器电极材料具有很大的潜力，这得益于其较高的理论比电容、成本效益、丰富的氧空位以及可调节的表面特性。当前的研究主要集中在通过引入外部掺杂离子来制造缺陷，以提高氧化锰中电子/离子传输的效率。然而，这种策略也会改变氧化锰的表面电荷，而这一参数往往被忽视。本研究通过在酸性或碱性环境中进行快速的氧化还原反应，有效调节了氧化锰的表面pH值。酸性环境会促进氧化锰表面的脱质子化，从而降低表面pH值；而碱性条件则会提高表面pH值。较低的表面pH值使得氧化锰的伪电容性能显著提升。当扫描速率为5 mV s−1时，K–AMO材料的比电容达到258.88 F

  来源：Journal of Materials Chemistry A

  时间：2025-11-08

• ZnSe/V2C MXene肖特基结：界面势垒的机制促进载流子定向分离并增强光催化氢气生成

  ZnSe是一种有前景的光催化剂，但其光生载流子的复合速率较高，电荷转移效率低下，这些因素限制了其光催化活性。为了解决这些问题，通过在V₂C MXene表面原位生长ZnSe纳米颗粒制备了一种肖特基结复合催化剂。MXene具有类似金属的导电性，能够提供高效的电子传输路径，从而促进电子的快速迁移并抑制光生电子-空穴对的复合。通过光电化学测量、开尔文探针力显微镜（KPFM）和原位辐照X射线光电子能谱（XPS）研究了光生电荷转移的机制。结果表明，在异质界面处形成了能带弯曲和内部电场，这为界面屏障的形成提供了物理基础，并有效促进了载流子的分离和转移。得益于这些协同效

  来源：Journal of Materials Chemistry A

  时间：2025-11-08

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