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水合质子脱溶剂优化策略实现高性能水系质子电池
通过优化水合质子(hydrated proton)的脱溶剂过程,研究人员开发出高倍率水系质子电池。钼氧化物(molybdenum oxide)虽具有高比容量潜力,但其界面处水合质子的完全脱溶剂动力学缓慢限制了倍率性能。本研究采用微量磷掺杂策略(P-MoOx),弱化了电极材料与水合质子间的相互作用,促使界面发生能量和动力学更有利的不完全脱溶剂过程,从而加速水合质子(hydronium)的存储。P-MoOx电极表现出卓越的倍率性能(200 A g−1时容量约200 mAh g−158,000次)。此外,基于P-MoOx的微型质子电池组通过7×10串并联结构实现了10 V高电压输出,展现了按需定制容
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-10-19
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手性金属有机框架调控CsPbBr3纳米晶圆偏振发光增强及手性传递机制研究
通过利用手性金属有机框架(MOFs)的螺旋通道作为手性模板,研究人员成功实现了CsPbBr3钙钛矿纳米晶(NCs)的原位生长,构建出具有显著圆偏振发光(CPL)活性的CsPbBr3@L/D-MOFs复合材料。该材料展现出高达8.39×10−3的发光不对称因子(glum)和78%的光致发光量子产率(QY)。基于同步辐射的X射线吸收光谱技术证实,嵌入的CsPbBr3纳米晶通过强Cd─Br配位键继承L/D-MOFs的螺旋手性结构,实现了从框架到纳米晶的有效手性传递。此外,手性MOFs与钙钛矿纳米晶之间发生的Förster共振能量转移(FRET)进一步放大了CsPbBr3的CPL信号。凭借优异的CPL
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-10-19
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具有优异氢分离性能的混合质子-电子导电膜的多维工程设计
摘要 混合质子-电子导电(MPEC)膜需要同时具备高H2渗透性和良好的化学稳定性(尤其是在含有CO2的大气环境中),这些是实现实际H2分离过程的关键要求。本文提出了一种多维度工程策略,从微观和宏观层面开发了一种高效的氟(F)掺杂的非对称钨酸镧型La5.5(W0.6Mo0.4)0.95Pd0.05O11.25-δF0.05(LWMPdF0.05)膜。在微观层面上,通过引入电负性最强的阴离子F以及原位析出Pd纳米颗粒的方法,分别增强了膜的体相扩散能力和表面交换动力学。在宏观层面上,采用旋涂技术制备了这种非对称结构:一层薄而致密的层(约
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-10-19
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质子-电子双转移通道纳米反应器实现光催化聚酯脱氢-还原胺化的高效质子耦合电子转移
光催化将聚酯转化为氨基酸对于废弃物升级回收具有重要意义,但由于需要复杂的多重质子和电子转移过程而充满挑战。为此,研究人员开发了一种通用策略,通过模板外延生长和缺陷介导的界面键构建,合成了中空核壳结构的硫空位(Sv)硫族化物/Ti3C2纳米反应器(硫族化物包括CdS/ZnIn2S4/CdIn2S4)。这些纳米反应器可作为强大的质子/电子提取器和中继站,用于光催化聚酯至氨基酸转化过程中的串联质子耦合电子转移(PCET)。它们集成了空间分离的质子-电子双转移通道:界面不对称电荷分布诱导的内建电场(BIEF)驱动电子从硫族化物定向转移到Ti3C2,同时,富电子的界面晶格氧通过亲核攫取介导底物去质子化过
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-10-19
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增强体类型与环氧/固化剂配比对复合材料固化质量及力学性能的影响机制研究
通过结合差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry, DSC)与固化指数(Cure Index, CI)分析,研究人员定量评估了增强体类型及环氧/固化剂配比(Epoxy-to-Hardener Ratio, ER:H)对环氧复合材料交联效率、结构与力学性能的协同影响。实验采用尼龙网、铝箔、聚乙烯及黄麻纤维作为增强体,在ER:H为8:2和7:3的配比下制备复合材料。DSC热分析显示,铝箔增强且ER:H=7:3的样品固化焓值最高(1049.3 J·g−1),较未增强环氧树脂(695 J·g−1)提升约52%。CI评价进一步证实该配方达到“优异”固化等级,而聚
来源:Journal of Applied Polymer Science
时间:2025-10-19
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仿生气阱疏水铜纳米结构实现酸性条件下高效CO2电还原制乙烯
通过仿生气阱疏水铜纳米结构(BGH-Cu)的原位电化学重构,研究人员成功构建了具有互联空腔网络的纳米催化剂。这些空腔作为动态电解质储库,能够选择性截留OH−/K+离子,有效抑制质子传输并创建局部微碱性环境。同时,空腔增强的阳离子富集效应与碳碳(C-C)耦合过程产生协同促进作用。在强酸性条件(pH 1)下,该催化剂在膜电极组装(MEA)构型中实现了54.7%的乙烯(C2H4)法拉达效率,电流密度达到600 mA cm−2,同时具备63.7%的单程碳效率和40小时稳定运行性能。这项研究不仅为制备气阱/疏水铜纳米材料提供了非极端合成策略,更阐明了"空腔微环境调控"机制对多碳(C2+)产物选择性的重要
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-10-19
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[B3O6]基团调控稀土硼酸盐氟化物结构实现先进紫外非线性光学晶体突破
在短波长非线性光学晶体开发这一重要研究领域,研究人员通过协同优化策略成功设计出三种新型稀土金属硼酸盐氟化物。这些晶体材料通过优势官能团的协同组装实现理性构建,其中结构演变过程揭示出[B3O6]基团对稀土金属多面体配位环境的敏感性,从而有效调控晶体对称性。值得注意的是,所有目标化合物的截止边均小于200纳米,特别是Cs2LuB3O6F2展现出1.5倍于KH2PO4的显著倍频效应。研究还证实Rb2LuB3O6F2和Cs2LuB3O6F2的I类相位匹配波长分别达到210纳米和202纳米,这意味着它们能够通过钕掺杂钇铝石榴石激光器的五次谐波产生过程直接输出213纳米相干光。该研究通过探索[B3O6]基
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-10-19
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极性表面暴露与铜掺杂协同增强ZnO纳米片内建电场实现高效光催化甲烷氧化制含氧有机物
半导体光催化技术为在温和条件下实现甲烷(CH4)有氧转化制备高附加值含氧有机物提供了潜在途径,但面临CH4分子高惰性和光生载流子快速复合导致的低反应效率难题。本研究采用具有极性表面暴露的铜(Cu)掺杂氧化锌(ZnO)纳米片作为高效光催化剂,在氧气(O2)存在下进行CH4氧化反应,其液态C1含氧物产率高达4742.2微摩尔每克每小时(µmol g−1 h−1),选择性达到99.6%,性能显著优于非极性表面暴露或未掺杂Cu的对比样品。深入研究表明,活性提升主要归因于增强的内建电场有效促进了电荷分离,从而为表面氧化还原反应提供了充足电子。同时,ZnO的Cu掺杂极性表面更有利于形成活性/吸附位点,促进
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-10-19
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综述:利用原位透射电镜理解反应条件下电催化剂表面:从单原子到纳米颗粒
引言催化作用在现代社会中不可或缺,约90%的工业生产过程涉及催化步骤。然而,催化剂的非最优稳定性和选择性限制了其效率,增加了成本和环境负担。催化剂发展的核心在于活性位点的表征与优化。对于电催化剂这一固体催化剂的子类,其性能还受到导电载体及其偏压/电解质环境的显著影响。近年来,催化剂设计从减小颗粒尺寸发展到原子尺度的结构与化学调控,最终催生了单原子催化剂(SACs)。SACs通过将活性贵金属原子隔离并锚定在载体表面,实现了金属原子的完全利用,而传统纳米颗粒仅表面原子参与反应,体积内部原子被浪费,成本高昂。值得注意的是,从几纳米到单原子的异质催化剂纳米颗粒在反应过程中表现出快速变化的动态景观,如亚
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-10-19
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共轭聚合物电化学氧化过程中的异常硬化现象及其在生物电子学中的意义
引言生物电子学器件与生物组织的集成需要解决刚性电子元件与柔软生物组织之间的机械失配问题。有机混合离子-电子导体(OMIEC)如带有寡聚醚侧链的共轭聚合物,因其低刚度特性而成为理想材料,可最大程度减少免疫反应并提高生物相容性。然而,电化学循环过程中由离子和水分进出驱动的显著体积变化会导致刚度剧烈改变,使器件在不同氧化还原状态下难以维持稳定的机械匹配。本研究聚焦于基于噻吩并噻吩的共轭聚合物p(g3TT-T2),通过系统研究其电化学-力学响应,探索实现机械性能稳定的OMIEC材料的可行性。材料表征与界面改性循环伏安法(CV)测试表明,p(g3TT-T2)在0.1 M NaCl电解液中具有可逆的氧化还
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-10-19
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铜-二氧化钛@硫铟锌中反向电子转移促进光催化二氧化碳还原
自发性自由电子转移对二氧化碳(CO2)光催化还原性能具有重要影响,然而光生电子转移方向的精准调控仍是巨大挑战。本研究提出一种异原子金属依赖策略,通过引导光生电子向特定催化活性位点转移,显著增强铜-二氧化钛@硫铟锌(Cu-TiO2@ZIS)的CO2光还原性能。采用原位生长法构建的高活性核壳异质结表现出卓越性能:在可见光驱动下,优化后的催化剂实现620 µmol g−1 h−1的一氧化碳(CO)产率(选择性达99.4%),较原始二氧化钛(TiO2)和硫铟锌(ZIS)分别提升77.5倍和6.3倍。原位表征与理论计算揭示,Cu-TiO2与ZnIn2S4的结合因功函数差异形成强界面电场,铜(Cu)位点诱
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-10-19
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利用水凝聚浴法制备的具有创纪录高载流能力的超薄碳纳米管纤维
摘要 用于可穿戴电子设备的超薄碳纳米管纤维(CNTFs)需要具备高电导率和大电流承载能力。然而,由于在传统的丙酮凝固浴中形成的核壳结构,制备超薄CNTFs极具挑战性,这一结构限制了可用的拉伸比。本文报道了一种突破这一限制的方法:使用高长径比的双壁碳纳米管作为原料,并以水作为凝固浴,使得拉伸比显著提高至54.6(原先仅为1.6)。最终获得了直径为2.68微米的超薄碳纳米管纤维(UCNTFs),其厚度约为在丙酮凝固条件下制备的碳纳米管纤维(A-CNTFs)的1/6。UCNTFs具有较高的赫尔曼取向因子(0.99)、较低的残留氯磺酸(C
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-10-19
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二维极限下Altermagnet MnTe中涌现的磁结构
1 引言锰碲化物(MnTe)作为首批被实验证实具有交替磁性(Altermagnetism)的材料之一,近年来引起了广泛关注。交替磁体的特征在于时间反演对称性破缺(导致自旋能带分裂)与补偿性反平行磁序共存,这些特性曾被认为分别是铁磁体和反铁磁体所独有的。这种独特的组合使交替磁体在基础研究和应用方面都具有重要意义,它们可以承载奇异的量子现象,包括反常霍尔效应、自旋电流和转矩产生以及压磁效应。块体单晶α-MnTe采用六方镍砷矿(NiAs)结构,通常表现出具有面内自旋各向异性的共线反铁磁序,以及高达310 K的奈尔温度。然而,MnTe在二维极限下的行为仍属未知,其中降低的维度以及衬底相互作用(如外延应
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-10-19
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双太阳能输入的光热储纳结构辅助水电联产系统:高效热能利用新策略
传统结合太阳能驱动界面蒸发器(SIE)和太阳能-热-电发电机(STG)的水电联产系统因依赖单一太阳能输入而整体效率受限。为解决此问题,研究人员开发了一种具有双太阳能输入的新型系统,可同步利用传导热与蒸汽焓。通过将负载相变材料(PCM)的金/银-钯(Au/Ag-Pd)纳米结构作为可见光吸收体,实现了光热存储并降低热损失。在供水层上构建Au/Ag–Pd/PCM/磺化聚苯乙烯的Janus纳米/微米结构,使SIE内部热能与水含量达到最优平衡。优化后的SIE通过热回收路径与STG耦合形成完整系统。在1倍太阳光照强度下,该系统在3.5 wt.% NaCl盐水中表现出卓越性能:蒸发速率达3.68 kg m−
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-10-19
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固态降冰片烯光热薄膜:高效太阳能存储与热电转换新策略
研究人员开发出一种基于降冰片烯(Norbornadiene, NBD)分子的固态光热(Photothermal, PT)储能薄膜,能够通过光异构化反应将太阳能转化为化学能,并在加热时以热能形式释放。团队系统评估了四种NBD分子的光吸收特性、储能性能、拉伸强度和导热系数,其中NBD4薄膜表现出最优异的储热能力,储能密度高达202 J g−1。通过微观视角分析不同取代基和聚苯乙烯(Polystyrene, PS)浓度对NBD分子的影响机制。当该薄膜与光伏(Photovoltaic, PV)电池结合时,可有效吸收紫外光,使光伏电池工作温度降低约5°C,同时将紫外光子以化学能形式存储,最终实现系统整体
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-10-19
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钇铁石榴石启发的铁3d自旋重构构建内建电场实现宽温域钠离子电池层状正极材料的快充性能
受到钇铁石榴石(Yttrium Iron Garnet, YIG)的启发,研究人员采用了一种局部电子调控策略来解决钠离子电池中O3型NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2正极材料电子传输缓慢的难题。具体而言,利用Y3+离子部分取代Ni2+,重新排列了铁元素3d轨道的电子构型,这触发了一个关键的电子态转变:从高自旋态(t2g3eg2)转变为低自旋态(t2g5eg0)。由于费米能级附近t2g∗能带的不对称分裂,这一转变有效地缩小了材料的带隙。此外,Y3+较大的离子半径倾向于构建一个浓度梯度,从而生成了一个长程的内建电场。得益于电导率的显著提升,改性后的Y0.25-NFM材料在高达20 C的倍率下仍
来源:Advanced Functional Materials
时间:2025-10-19
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新型SLICK复合肉牛品种的培育及其在温带环境热应激耐受性中的优势研究
摘要牛(Bos taurus)热应激因气候变化已成为北美肉牛产业日益关注的问题,即使在温带地区也是如此。SLICK表型是Senepol牛的一种显性性状,可增强耐热性,但极端寒冷事件也构成挑战。为应对这两种气候极端情况,研究人员开发了一种复合品种(3/8 Senepol、1/8 Red Angus、1/2 Galloway),并通过呼吸频率、活动水平、瘤胃温度和热休克蛋白70(HSP70)表达评估其热应激耐受性。在变化的温度湿度指数(THI)条件下,对17头复合牛(11头SLICK、6头非SLICK)和6头安格斯对照牛进行了评估。当THI水平高于72时,SLICK复合牛的呼吸频率显著更低(p<0
来源:Canadian Journal of Animal Science
时间:2025-10-19
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纤维素基交联剂定制智能水凝胶:实现优异力学性能与自适应染料去除控制
聚两性电解质(Polyampholyte)水凝胶PAAD(由丙烯酰胺、丙烯酸和[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]二甲基-(3-磺丙基)氢氧化铵共聚而成)虽在染料吸附领域前景广阔,但其力学性能较差易导致吸附过程中破裂。研究人员设计的新型纤维素基交联剂,通过在PAAD基质中同时构建刚性化学交联骨架和可重构物理缠结网络,使水凝胶断裂强度与断裂伸长率分别提升近195.70%和360.65%。物理缠结在形变过程中解缠并在形变后重新缠结的特性,赋予水凝胶高效能量耗散、抗疲劳及自恢复能力,而高刚性化学交联骨架则保障应力下的形状稳定性。该水凝胶可作为阴阳离子染料的可控吸附材料,其温度敏感特性使吸附容量在达到UCS
来源:Journal of Polymer Science
时间:2025-10-19
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双齿配体促进的Wacker型氧化:利用K2S2O8实现高效烯烃酮基化合成新策略
在有机合成化学中,Wacker型氧化(Wacker-type oxidation)是构建酮类化合物的一种关键方法,但其发展长期受限于可持续氧化剂的选择和高效配体(ligand)的开发。近期,一项研究取得了重要突破:科学家们开发出一种高效的钯(Pd(II))催化体系,该体系采用实验室稳定存在的过硫酸钾(K2S2O8)作为氧化剂,并以乙醇(ethanol)作为环境友好的绿色溶剂。该研究的核心在于引入了一种新型的双齿配体(bidentate ligand)——1-(6-苯基吡啶-2-基)-1H-吲唑(L13)。该配体凭借其独特的电子不对称性,能够与钯中心形成稳定的C–Pd–N键合模式,从而生成结构明
来源:New Journal of Chemistry
时间:2025-10-19
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三维自组装石墨烯钼硫族化合物电极在析氢/析氧及氧还原反应中的性能评估
开发高效耐用的多功能电催化剂对绿色能源技术至关重要。本研究报道了一种简易的一步水热合成法,成功制备出三维自支撑的石墨烯负载钼硫族化合物:包括硫化钼(MoOS-G)、硒化钼(MoOSe-G)和氧化钼(MoO-G)。其中MoOS-G在酸性介质中表现出最优异的全水分解电催化性能,仅需280 mV的过电位即可达到10 mA cm−2的电流密度,远优于MoO-G的390 mV和MoOSe-G的540 mV。除了析氢反应(HER)和析氧反应(OER)外,MoOS-G和MoOSe-G在Na2S + NaCl(模拟海水)中对H2S分解也展现出高活性和稳定性,能在阴极产生H2,阳极产生单质硫,其中MoOS-G在
来源:New Journal of Chemistry
时间:2025-10-19