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NiFe LDH纳米片与Ni3S2纳米棒构成的核壳异质结构在高效氧演化反应中的应用
开发出成本低廉、效率高且耐用的氧进化反应(OER)催化剂是促进利用可再生能源通过电催化水制取绿色可持续氢气的优选策略。本文通过界面工程技术在镍泡沫上构建了一种分层的Ni3S2@NiFe LDH/NF核壳纳米阵列,该催化剂在1.0 M KOH溶液中于10 mA cm–2电流下仅需203 mV的极低氧进化过电位,塔菲尔斜率为50.79 mV dec–1,并且在300 mA cm–2
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-24
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综述:有机热电材料领域中的新兴热点问题
现代工业的快速发展产生了大量的废热,而这些废热在很大程度上未被充分利用,导致了能源效率低下和环境问题。热电(TE)技术能够直接将热能转化为电能,为利用低品位热能提供了一条可持续的途径。有机半导体和导电材料因其重量轻、化学性质可调、机械柔韧性强以及适用于大规模溶液处理工艺而成为无机材料的有吸引力的替代品。它们本身较低的热导率进一步提高了能量转换效率,而高达约200°C的稳定性则拓宽了它们在低温应用中的潜力。尽管具有这些优势,但仍存在一些关键挑战。为了解决这些问题,这篇简短综述重点介绍了三个新兴的研究方向:(i)光热电转换;(ii)具有内在稳定性的无掺杂自由基体系;(iii)混合离子-电子导电机制
来源:ACS Applied Electronic Materials
时间:2025-10-24
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在纳米限定的NaZn(BH4)3体系中控制界面化学性质,能够显著提升钠离子的导电性能
基于钠的双金属硼氢化物是具有吸引力的固态离子导体,但其室温下的离子导电性本身较低。在这里,我们通过将NaZn(BH4)3纳米限制在介孔氧化物中来增强Na+的传输性能。利用超声辅助的液相渗透方法,将NaZn(BH4)3嵌入SBA-15 (SiO2)和γ-Al2O3中,分别获得了1.16 × 10–5和3.85 × 10–4 S cm–1的室温离子导电性,比原始材料高出2-3个数量级。配对分布函数分析显示了局部结构重组,包括Na–O键合的出现,这表明Na+的配位和迁移拓扑发生了变化。X射线吸收精细结构光谱显示氧化物-氢化物界面处的Zn配位环境发生了改变,这与形成了富含缺陷的导电界面相一致。这些结构
来源:ACS Applied Energy Materials
时间:2025-10-24
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工程化过渡金属氧化物(TMO)封装的基于鲑鱼皮的生物粘合水凝胶可促进MRSA感染伤口的修复、免疫调节及新生血管形成
尽管在促进组织再生方面取得了成功,但去细胞化细胞外基质(dECM)中丰富的营养物质在体外环境中容易受到细菌的污染。此外,基于dECM的材料机械强度较低且生物降解速度较快,这严重限制了其在伤口愈合应用中的潜力。为了解决这些问题,研究人员开发了一种创新的生物水凝胶平台,该平台采用过渡金属氧化物(TMOs)封装的鲑鱼皮来源的dECM(FdECM),以增强其抗菌活性和促进伤口愈合。首先,通过酰胺化反应将光响应性甲基丙烯酸酐(MA)基团引入dECM中,然后将其与表面修饰有银(Ag)纳米点的二氧化锰(MnO2)纳米花(ζ值为-20 mV,粒径为300 nm)结合,形成FdECM-MA-Ag-MnO2(简称
来源:ACS Applied Materials & Interfaces
时间:2025-10-24
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通过聚合物电解质界面改性提升性能的固态锂金属电池
通过使用稳定的固体电解质界面对锂金属(LM)进行改性,使得在常温条件下组装锂金属电池(LMB)成为可能,这对开发低成本、安全的电池具有重要意义。本文介绍了通过直接改性以及聚合物电解质表面改性(包括在空气中进行热压处理)的方法来构建稳定的固体电解质界面(SEI)。在聚合物-锂金属界面形成的SEI中包含原位生成的LiF和缺陷石墨烯,这使得固态电池即使在高电流密度(10 mA cm–2)下也能实现循环使用。这种改性使得Li||Li电池在6 mA cm–2的电流密度下可循环使用超过1000次(每次循环1小时);而Li||NMC电池在1 C的电流密度下可循环使用超过200次,并且锂离子在室温下的传输数(
来源:ACS Applied Materials & Interfaces
时间:2025-10-24
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缺陷主导的超疏水性:揭示可扩展且耐用涂层应用的失效机制
超疏水(SH)涂层在工业应用中具有巨大潜力,但由于在实际使用条件下性能迅速下降,其广泛应用受到了限制。本研究探讨了SiC晶须/硅树脂/PTFE纳米粒子超疏水涂层中的多尺度缺陷形成及其对性能的影响,这类涂层是广泛使用的基于纳米粒子的超疏水复合材料的模型。通过改变PTFE的含量(1–10份),我们发现虽然微米级的不均匀性会影响初始的润湿性,但局部低纳米级粗糙度区域(即“缺陷”)决定了长期的超疏水稳定性。经过优化的配方(质量比为4:2:8)具有均匀的纳米级形态(Ra = 71.6 nm),表现出优异的性能指标:在降雨冲刷(流速167 mL/s)和水射流冲击(流速24.13 m/s,We ≈ 2100
来源:ACS Applied Materials & Interfaces
时间:2025-10-24
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用于发光应用的蓝色荧光双核铜(II)配合物
由于具有特定的发光特性,发光铜配合物近年来作为新兴材料受到了广泛关注。由于其成本效益高且发光性能可调,这类配合物成为了研究的热点。一种蓝色发光的铜(II)双核配合物 [Cu2(μ2-OOCCH3)4(L)(简称 1)是通过铜(II)醋酸盐与 1-(9-甲基蒽)-2-(2-甲基吡啶)-苯并咪唑-2-硫酮(简称 L)的反应制备得到的。该配合物通过 FT-IR、SCXRD、PXRD、TGA、EPR、UV–vis 和荧光光谱等技术进行了表征。其固态结构显示,1 由一个双核铜(II)核心组成,四个醋酸根配体连接着这两个铜原子。在溶液状态下,该配合物不发光;而在晶体状态下,它会发出蓝光(λem = 455
来源:ACS Applied Optical Materials
时间:2025-10-24
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基于吖啶的有机离子对中的位置异构现象及氯驱动的晶体堆积效应在TADF(三重态-单重态跃迁)中的应用
三种经过精确设计的基于吖啶的离子对——吖啶-5-氯水杨酸盐(Ac5ClSA)、吖啶水杨酸盐(AcSA)和吖啶-3-氯水杨酸盐(Ac3ClSA)——都包含明确的供体-受体(D--A+)结构。这种有目的的分子设计使得这些离子对能够高效地实现热激活延迟荧光(TADF)效应,适用于有机发光二极管(OLED)的应用。这些基于吖啶的离子对展示了氯取代基的位置异构性如何调节固态荧光:它们具有较低的ΔEST值,不同的分子排列方式可以控制电荷转移特性,并使得发光颜色在红色到绿色范围内可调。通过密度泛函理论(DFT)和时依赖性DFT(TD-DFT)计算,理论上预测了这些离子对适用于TADF效应;计算结果表明它们的
来源:ACS Applied Optical Materials
时间:2025-10-24
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综述:介电组分在等离子体辅助发光结构中的多方面影响
等离子体增强型分子探针和半导体纳米晶体的光致发光是一个快速发展的领域,它在化学和生物医学分析中展现出更高的灵敏度,并提高了发光器件和单光子源的效率。介电组分(即间隔层)通常用于控制发射体与等离子体纳米粒子之间的距离,以减少不必要的非辐射能量传递到金属上,从而实现较高的增强效率。尽管大多数研究集中在等离子体纳米粒子的形状和组织结构上,但对于介电组分在等离子体增强结构中的作用却关注较少。实际上,介电壳层或环境对近场增强、远场散射、发射体与等离子体结构之间的电荷和能量交换以及整个结构的稳定性有着重要影响。在这篇综述中,我们讨论了所有这些主题,同时考虑了广泛使用的间隔层和介电层对等离子体增强光致发光效
来源:ACS Applied Optical Materials
时间:2025-10-24
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解码与设计自陷激子:为无铅卤化物双钙钛矿材料的光学应用开辟新前景
自陷激子(Self-trapped excitons, STEs)已从一种单纯的光物理现象发展成为钙钛矿材料领域中一个独立的研究方向。在无铅卤化物双钙钛矿(Pb-free halide double perovskites, HDPs)中,由于晶格本身的软性和非谐性,自陷激子常常主导光学响应。许多HDPs所表现出的宽频光致发光(photoluminescence, PL)现象及其较大的斯托克斯位移(Stokes shift)通常被归因于激子的自陷作用,但背后的具体机制尚未得到详细阐明。鉴于自陷激子的巨大潜力,我们对其起源、形成途径及可调性进行了深入研究,旨在揭示并优化其功能特性。我们系统地分析
来源:ACS Applied Optical Materials
时间:2025-10-24
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从整体平均到单粒子水平研究CsPbBr3钙钛矿纳米晶的载流子动力学,以保障稀释效应引起的激发态衰变异质性
光致发光的闪烁现象仍然是钙钛矿纳米晶体(PNCs)在单发射器件和发光二极管中应用的主要挑战之一。除了表面陷阱的持续存在外,稀释引起的配体脱附也会影响这种闪烁现象。那些能够钝化表面而不影响电荷转移效率,并且能够抵抗稀释引起的脱附的配体,将是实现无闪烁或抑制闪烁的PNCs的理想选择。我们在油酸/油胺封端的PNC(Un-PNC)的后修饰过程中使用了抗坏血酸(AA)和苯甲酸(BA)这两种短链配体。整体平均瞬态吸收研究表明,AA和BA都将表面陷阱的贡献从Un-PNC的28%降低到了12%。然而,单粒子光致发光分析显示AA-PNC的表现更为优异,其光致发光开启比例分别比BA-PNC和Un-PNC高出84%
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-24
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铜掺杂的层状双氢氧化物纳米管用于超临界条件下的二氧化碳还原
随着全球气候变化问题日益严峻,大气中二氧化碳(CO₂)浓度的持续上升促使人们寻找有效的解决方案以减少其对环境的影响。CO₂的利用和转化被视为实现碳中和目标的重要策略之一,尤其是在绿色化学和可持续能源领域。近年来,CO₂加氢制甲醇的技术因其在碳循环和能源转型中的潜力而受到广泛关注。然而,传统催化剂如铜-氧化锌-氧化铝(CZA)体系在实际应用中仍面临效率低、选择性差以及易发生副反应等挑战。为了解决这些问题,研究者们致力于开发新型催化剂,其中层状双氢氧化物(LDHs)因其可调的化学组成和多样的形貌特征,成为一种极具前景的材料平台。LDHs是一种由正电荷的金属氢氧化物层和层间阴离子(如水合阳离子)组成
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-24
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盐浓度在电化学循环过程中硅阳极的间期动态及化学性质中的作用
我们研究了在硅阳极上形成的固体电解质界面(SEI)的化学性质和结构,以及这些性质如何随锂盐浓度的变化而变化。在这些实验中,我们采用了原位中子反射率测量方法来测定由1.0 M和5.5 M浓度锂双(三氟甲烷)磺酰亚胺(LiTFSI)在标准碳酸乙烯酯-碳酸二甲酯电解液中所形成的SEI的厚度和组成。测量结果显示,当使用1.0 M浓度的锂盐溶液时,形成的SEI层厚度超过350 Å,主要由有机物质组成(约80%),并且具有较好的尺寸稳定性。然而,当锂盐浓度增加到5.5 M时,SEI层的厚度从100 Å变为375 Å,其中无机成分的比例上升至30%。这些成分和结构的变化表明锂盐的化学形态对硅电极的钝化过程具
来源:ACS Applied Energy Materials
时间:2025-10-24
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机器学习在热电材料筛选中的应用:对热电性能的预测
关于利用机器学习或深度学习方法预测热电(TE)材料的电子特性(尤其是塞贝克系数)的研究仍然相对较少。考虑到这些方法的优点和局限性,我们开发了一种基于数据驱动、与材料结构无关的机器学习脚本。该脚本可以通过终端执行的批处理文件来生成塞贝克系数的预测结果。我们脚本中的模型使用了最新版本的Starry数据集进行训练,该数据集包含了实验测得的热电参数。随后,该模型在多个测试集上进行了验证。预测完成后,我们利用SHapley加性解释(SHapley Additive Explanations)方法来分析模型的可解释性,并从化学角度深入理解影响模型决策的因素。
来源:ACS Applied Energy Materials
时间:2025-10-24
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基于非贵金属的NiFeMoSx中空纳米立方体能够在适中温度下实现快速且选择性的氢气检测
随着氢燃料电池和锂离子电池应用的不断扩大,确保其安全性需要可靠、具有选择性和低功耗的氢气(H2)检测技术。然而,传统的化学电阻式氢气传感器通常依赖贵金属,并且需要在高温下工作,这限制了它们的成本效益和可扩展性。在这里,我们提出了一种基于酶启发的、非贵金属的、工作温度适中的氢气传感器,该传感器采用中空NiFeMoSx纳米立方体作为核心材料。这些纳米立方体是通过将Ni–Fe普鲁士蓝类似物与(NH4)2MoS4进行水热转化制备得到的。这种纳米立方体模仿了天然氢化酶中的[NiFeS]催化簇结构,在500 ppm的氢气浓度下(工作温度约为80°C),表现出优异的氢气选择性和快速的响应/恢复时间(28秒/
来源:ACS Applied Electronic Materials
时间:2025-10-24
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通过直接C-H芳基化实现构象固定的中等带隙非融合电子受体,使用非卤化溶剂制备高效有机太阳能电池
用于有机太阳能电池(OSCs)的高性能、完全非融合型环状电子受体(NFREAs)的开发常常受到多步骤合成、使用有害试剂以及合成复杂性(SC)较高的限制,这些因素最终降低了它们的性能指标(FOM)。在这项研究中,我们报道了三种简单且成本效益高的NFREAs:SN-1、SN-2和SN-3。它们具有二烷氧基苯核心结构,并通过不同的π-桥接单元(分别是呋喃、噻吩和乙二氧噻吩(EDOT)与六基二氰罗丹宁末端受体基团相连。这些NFREAs仅通过四步直接C–H芳基化反应合成,无需使用任何有害试剂,总产率高达49%。为了提高分子的平面性和电荷传输效率,我们采用了一种分子内非共价相互作用策略来限制π-共轭单元之
来源:ACS Applied Energy Materials
时间:2025-10-24
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量化从制备状态到循环使用条件期间粘合剂/活性材料界面断裂特性的演变
电池电极中粘结剂-活性材料界面的失效是一个关键问题,尤其是在高容量材料中。这类材料在充放电过程中会发生显著的体积变化,例如硅(Si)在与锂(Li)反应时,体积变化可达约300%。这种剧烈的体积变化不仅会导致活性材料颗粒的破裂,还可能破坏粘结剂与活性材料之间的界面完整性,从而引发电化学性能的下降。粘结剂的主要作用是将活性材料颗粒固定在一起,同时提供电化学反应所需的导电路径。然而,传统粘结剂如聚偏氟乙烯(PVdF)和聚丙烯酸(PAA)等在面对高容量材料时表现不佳,因为它们无法有效适应体积变化并维持界面稳定。为了更深入地理解这一现象,研究者们提出了一种新的实验方法,用于量化粘结剂-活性材料界面的失效
来源:ACS Applied Energy Materials
时间:2025-10-24
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Ti2CCl2/芳纶纳米纤维复合气凝胶在热管理中的应用
高效的热管理气凝胶对于下一代能源存储、电子技术和航空航天应用至关重要。在本研究中,我们通过两步扩展释放质子凝胶化结合冷冻干燥法合成了Ti2CCl2/芳纶纳米纤维(ANF)复合气凝胶。所得到的轻质复合气凝胶具有极低的密度(0.0425 g/cm3)和高孔隙率(96.38%),同时实现了0.0675 W·m–1·K–1的热导率。这种组合特性使它们在有效热管理和隔热方面表现出双重优势。利用聚酰胺的固有耐热性、Ti2CCl2纳米片的结构以及合理的设计,该复合气凝胶具有较高的热稳定性(530 °C)和出色的机械强度(536.65 kPa)。值得注意的是,Ti2CCl2纳米片出色的光热转换能力使其能够实现
来源:ACS Applied Nano Materials
时间:2025-10-24
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基于ReS2/Nb3Cl8范德华异质结构的快速响应自供电偏振宽带光电探测器
二维范德华异质结在光电探测器研究中受到了广泛关注,这得益于它们优异的材料兼容性和优越的光电性能。由二维材料构成的异质结具有纳米级的厚度以及固有的范德华界面特性,因此展现出独特的光响应行为。在这项研究中,我们成功制备了一种基于ReS2/Nb3Cl8范德华异质结的自供电光电探测器。该器件在无偏压下的暗电流仅为约10–13 A,并且具有1.2 × 103的整流比。由于异质结界面处存在内置电场,该器件表现出光伏特性,开路电压为0.078 V,短路电流为0.18 nA。该探测器具有高达69.5 mA/W的响应度、1.67 × 1012 Jones的优异特定灵敏度、2.58 × 103的切换比、高达1.8
来源:ACS Applied Electronic Materials
时间:2025-10-24
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种子层对PbZr0.52Ti0.48O3薄膜畴转换和电学性质的影响
铅锆钛酸盐(PZT)薄膜是压电微机电系统(piezo-MEMS)和铁电器件应用中的重要组成部分。为了在Pt(111)/TiO2/SiO2/Si基底上通过溶胶-凝胶法沉积PbZr0.52Ti0.48O3(PZT)薄膜,分别使用了三种不同的种子层:PbTiO3(PT)、PbZrO3(PZ)和Pb0.8La0.1Ca0.1Ti0.975O3(PLCT)。所有薄膜均表现出良好的多晶取向。为了展示这些薄膜在器件应用中的差异,对其晶体结构、表面形貌以及压电、介电和铁电性能进行了表征。研究结果表明,与纯PZT薄膜相比,这些薄膜的晶粒尺寸更小。在种子层的作用下,这些薄膜的压电系数和畴切换行为得到了显著改善。此
来源:ACS Applied Electronic Materials
时间:2025-10-24