1. Chem. Soc. Rev.: 超疏水性：机理和策略
超疏水表面具有良好的疏水自清洁性能，拥有广泛的应用前景。超疏水表面的基本特征是微纳米尺度粗糙结构，使其能够在液滴下保留大量空气。然而，精细表面结构的脆弱性严重阻碍了超疏水表面的实际应用。稳定的超疏水性是满足商业产品严格的工业要求和标准的必要条件。近年来，在阐明润湿转变机理，超疏水性的设计策略和制备技术方面取得了重大进展。有鉴于此，电子科技大学邓旭教授等人，综述了近年来超疏水表面的润湿转变机理及超疏水性设计策略的研究进展。1）首先探讨了超疏水的热力学稳定性，介绍了相关的理论模型和实验方法，重点讨论了从Cassie-Baxter状态到Wenzel状态的润湿转变机制。2）然后，详细介绍和讨论了常见的构建稳定超疏水表面的被动抵抗型和主动再生型策略。通过多种策略的结合，可以获得稳定的超疏水表面，例如穿铠甲的超疏水表面。3）最后，介绍了自下而上与自上而下的各种制备方法，包括各种湿法化学、层层组装法、溶胶-凝胶法、模板法、蚀刻法、光刻法等。
Wenluan Zhang et al. Robust superhydrophobicity: mechanisms and strategies. Chem. Soc. Rev., 2021.https://doi.org/10.1039/D0CS00751J
2. Nature Commun.：能够规模化制备的CrII[CrIII(CN)6]薄膜自旋热电材料
自旋热电材料作为一种新型热电技术，其中热、电流传输路径方向互为正交，在从废热中收集能量展示了潜在前景和大规模应用以及提高能量转换效率等角度中具有前景。但是以往用于自旋热电材料的磁性绝缘体因为难以进行高温处理过程处理，难以实现大面积沉积处理，导致难以进行放大化。有鉴于此，国立蔚山科学技术院Jung-Woo Yoo等报道了一种基于分子的磁性薄膜用于自旋热电应用，由于这种磁性薄膜能够通过多种过程实现合成、而且其中自旋-晶格相互作用非常弱、导热性较弱。1）通过电化学在Cr电极上于室温中沉积普鲁士蓝异构体分子CrII[CrIII(CN)6]薄膜，具有较好的自旋热电效应。此外，通过铁磁共振研究，展示了非常低的Gilbert阻尼常数~(2.4±0.67)×10−4，说明其中热生磁子的低耗散。2）此类自旋热电作为新型磁体，有望用于实现对广泛存在的废热回收利用。
热电材料学术QQ群：699166559Oh, I., Park, J., Choe, D. et al. A scalable molecule-based magnetic thin film for spin-thermoelectric energy conversion. Nat Commun 12, 1057 (2021).DOI: 10.1038/s41467-021-21058-xhttps://www.nature.com/articles/s41467-021-21058-x
3. PNAS：Operando揭示了NiFe2O4中光热促进的用于改善OER的动态活性位点的产生
开发高活性和低成本电催化剂以促进缓慢的水氧化动力学具有重要意义。近日，美国佐治亚理工学院林志群教授报道了通过operando拉曼光谱和密度泛函理论（DFT）研究，揭示了尖晶石纳米颗粒（NPs）的光热效应可促进动态活性位点的生成，并显著提高了其析氧反应（OER）催化活性。1）研究人员首次利用两亲性单分子星形PAA-b-PSAN嵌段共聚物作为纳米反应器合成了NiFe2O4（NFO）NPs。2）研究发现，在近红外光照射下，NFO基电极的光热加热使其温度逐渐升高，过电位得到显著降低。在100 mA cm-2的高电流密度下，过电位仅为309 mV，远低于最近报道的储量丰富的电催化剂。3）Operando 拉曼光谱电化学结果显示，NFO NPs的光热效应促进了OER条件下在较低电位（1.36 V）下将表面重构为高活性的氢氧化物。密度泛函理论（DFT）计算结果显示，这些重构的（Ni，Fe）氧氢氧化物具有比没有发生表面重构的纯NFO低的动力学势垒，是电催化OER活性位点。考虑到具有光热转换材料的多样性（金属氧化物，硫化物，磷化物等），这项研究提供一个独特而强大的平台，以增强纳米材料中的高活性表面物种，有望进一步推动电催化，光催化，太阳能转换以及可再生能源生产的未来发展。
光催化学术QQ群：927909706Likun Gao, et al, Operando unraveling photothermal-promoted dynamic active-sites generation in NiFe2O4 for markedly enhanced oxygen evolution, PNAS 2021DOI: 10.1073/pnas.2023421118https://doi.org/10.1073/pnas.2023421118
4. PNAS：一种可实现有效局部电荷分离的涂层策略用于光催化协同反应
具有窄禁带和高量子效率的半导体目前还没有被广泛应用于光催化水分解水制的H2和O2。其面临的一个突出问题是开发有效的保护策略，不仅可以减轻水环境中的光腐蚀，还可以促进电荷分离。与光电化学电池中宏观上分开的两个电极相比，当这些还原和氧化位置仅相隔纳米时，要实现局部电荷分离技极具挑战性。近日，耶鲁大学胡澍教授报道了一种涂层策略，在稳定光催化剂的同时，促进了光催化过程中的空间电荷分离。1）是研究人员通过在半导体薄膜上涂覆一层薄的保护膜，然后在涂层表面稀疏地负载金属纳米颗粒作为助催化剂以形成半导体/涂层/助催化剂界面。这一简单的两步过程将窄禁带半导体CdS粉末薄膜和外延GaInP2层转化为稳定和高效的光催化剂：氢和可逆氧化还原介体（A/A−）分别在助催化剂位置和裸露涂层表面发生协同反应。2）该方案不依赖于光催化剂的特定形态或晶面。因此，研究人员制备了CdS/TiO2/Rh@CrOx微颗粒板。其可以以90.6 μmol·h−1·cm−2的速率持续析氢，在可逆多硫化物/硫化物（Sn2−/S2−)氧化还原对溶液中，438 nm波长处的内部量子产率（IQY）为44.3%。而TiO2涂层稳定的GaInP2面板在相同的Sn2−/S2−氧化还原体系下也以144.7 μmol·h-1·cm-2的速率进行了析氢。3）研究人员结合数值模拟和恒电位实验研究了局部电荷分离机理。多孔CrOx壳控制Rh助催化剂核的电荷转移动力学和选择性：在操作微环境下，Rh@ CrOx core@shell助催化剂降低了局部势垒。此外，氧化还原介导的光催化协同反应可以穿梭载流子，从而可以构建一个安全的H2和O2分离的反应器。
光催化学术QQ群：927909706Tianshuo Zhao, et al, A coating strategy to achieve effective local charge separation for photocatalytic coevolution, PNAS 2021DOI: 10.1073/pnas.2023552118https://doi.org/10.1073/pnas.2023552118
5. EES综述：钾离子电池的研究进展及展望
钾离子电池（PIBs）以其原料丰富、高能量密度、电解液中快速的离子传输、成本低等优点成为替代锂离子电池（LIBs）的首选。然而，PIBs的发展仍然面临一些挑战，如低可逆容量低和较差的倍率性能和循环稳定性等。目前PIBs正极材料的研究主要集中在开发具有高能量密度和循环稳定性的材料上，包括层状过渡金属氧化物、聚阴离子化合物、有机化合物等。同时正在开发基于插层反应，转化反应以及与钾合金化的负极，并取得了一定研究进展。近日，中国地质大学（北京）房明浩教授，北京航空航天大学王伟教授，英国剑桥大学Kai Xi全面综述了PIBs正极和负极材料，电解质和溶剂的设计和开发以及合成方法和全电池制造的研究进展。1）作者首先概述了PIBs正极材料的研究现状，包括普鲁士蓝及其含钾类似物、层状过渡金属氧化物、聚阴离子化合物、有机正极材料以及其他可提高其比容量的材料。接着详细总结了近年来负极材料的研究策略和进展，重点介绍了插层材料、转化材料和合金化材料的材料特性（即组成、结构、形貌）与其电化学性能（如容量、循环稳定性和倍率性能）之间的关系。进一步总结了电极材料的常用合成方法，为其进一步的商业化应用形成铺垫。2）作者简要概括了近期PIB全电池的研究进展，包括电极材料、电解质、溶剂和隔膜的全电池设计，以及固体电解质界面层（SEI）的形成。进一步提出了PIBs实用化全电池制造的解决方案，包括电解质优化、隔膜、电极制备和高安全的结构设计等方面的潜在途径，从而为下一代PIBs的未来发展提供指导，并促进其在不久的将来从实验研究走向实际应用。
电池学术QQ群：924176072Xin Min, et al, Potassium-ion batteries: outlook on the present and future technologies, Energy Environ. Sci.,2021https://doi.org/10.1039/D0EE02917C
6. Nano Energy: 二维MoS2中Pt掺杂与相变工程协同高效析氢
二硫化钼(MoS2)被证明是一种很有前途的析氢反应催化剂，但目前报道的二硫化钼基催化剂的析氢反应性能仍受其导电性差和活性中心位点低的限制。有鉴于此，澳大利亚伍伦贡大学窦世学教授、Wenbin Luo和清华大学清华-伯克利深圳学院刘碧录、中国计量学院李灿等人，采用电位循环法合成了一种掺杂Pt的MoS2催化剂(Pt@MoS2)，该催化剂将Pt掺杂剂引入MoS2晶格中，同时实现了MoS2从2H到1T的相转化。1）报道了一种协同铂掺杂和相工程技术在二硫化钼中实现了高效的析氢活性。采用电位循环法制备铂掺杂二硫化钼，该方法可以同时实现铂掺杂二硫化钼和部分相转换。像差校正的高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)研究揭示了铂在二硫化钼晶格中的原子级色散。利用x射线光电子能谱(XPS)和x射线吸收能谱(XAS)研究了铂掺杂后MoS2的电子结构演变。2）全面的研究揭示了Pt原子在MoS2电子结构调制中贡献。理论计算进一步表明，MoS2中与Pt相邻的S原子是HER的最活跃位点，并具有较小的氢吸附自由能（∆GH*）〜0.04 eV，类似于基准Pt催化剂。3）得益于MoS2优化的几何和电子结构，Pt@MoS2在10 mA cm-2时表现出88.43 mV的低过电位，比原始MoS2低了三分之二。总之，该工作为设计具有增强的HER性能的MoS2和其他过渡金属二卤化物电催化剂开辟了一条新途径，并提供了对外部金属活化的MoS2催化剂中HER机理的深入了解。
二维材料学术QQ群：1049353403
Yang Li et al. Synergistic Pt Doping and Phase Conversion Engineering in Two-Dimensional MoS2 for Efficient Hydrogen Evolution. Nano Energy, 2021.DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.105898https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105898
7. AEM：通过电荷载流子解耦最大限度地提高柔性水系电池的储能
柔性水系可充电电池具有出色的柔性和可靠的安全性，在下一代可穿戴电子产品中具有广泛的应用前景。然而，由于其低比容量，有限的能量密度和不稳定的电压输出，从而限制了其实际应用。近日，为了克服上述不足，清华大学曲良体教授，北京理工大学张志攀报道了分别选择具有高理论比容量的锌和硫作为负极和正极，然后通过负极电解液和正极电解液中的电荷载流子解耦，以同时使锌负极和硫正极具有最佳的氧化还原化学性能，从而最大程度地提高了柔性水系电池的储能。1）新型锌硫混合电池具有超高的理论比容量（3350 mAh gS-1）和体积能量密度（3868 Wh L-1），低成本，环保且易于制造的优点，是一种有前途的下一代水系电池储能技术。2）所制成的实际柔性水系锌硫混合电池可提供稳定的输出电压（在0.15 V的小电压降内可释放其全部容量的92％）以及在100 mA gS-1电流密度下具有2063 mAh gS-1的超高可逆容量，为柔性水系电池开发树立了新的标杆，并有望在未来柔性电子产品中发挥巨大作用。
电池学术QQ群：924176072Chunlong Dai, et al, Maximizing Energy Storage of Flexible Aqueous Batteries through Decoupling Charge Carriers, Adv. Energy Mater. 2021DOI: 10.1002/aenm.202003982https://doi.org/10.1002/aenm.202003982
8. AEM：利用固相转化机制合理设计用于高循环稳定性锂硫电池的硫正极
固-固反应是解决锂硫（Li-S）电池的主要难题，如多硫化物的穿梭效应和对电解质高消耗的有效手段。然而正极的低硫含量和缓慢的氧化还原动力学极大地限制了Li-S电池的实际能量密度。近日，华中科技大学黄云辉教授，Zhen Li报道了一种用于锂硫电池的新型S@PAN/S7Se复合材料，其中硫纳米颗粒被掺硒的硫化聚丙烯腈（PAN/S7Se）包裹，同时，这些纳米级初级颗粒通过PAN/S7Se连接成微米级纳米纤维。1）这种复合材料具有多方面的优点：1）PAN/S7Se骨架不仅作为电子/离子通道，而且还作为容量贡献者，使得所有纳米颗粒都具有电化学活性；2）初级纳米颗粒被致密的PAN/S7Se层完全包裹，阻挡了碳酸盐溶剂的渗透，因此SEI主要形成在二次颗粒（微米级纳米纤维）之外；3）从ZnS到S的体积减小使得S可以在不改变二次颗粒尺寸的情况下膨胀，从而在充放电过程中保持SEI的稳定；4）微结构降低了电极-电解液的接触面积，从而降低了E/S比。2）实验结果显示，硫含量高达68 wt%的S@PAN/S7Se复合材料可以通过固相转化在碳酸盐基电解质中运行，具有高容量、优异的C-Rate性能和超过500次循环的优异循环稳定性。此外，阴极的自放电被完全抑制，并且实现了10:1 µL mg-1的相对较低的E/S比。这种方法为实际的Li-S电池提供了有希望的解决方案。
电池学术QQ群：924176072Bin He, et al, Rationally Design a Sulfur Cathode with Solid-Phase Conversion Mechanism for High Cycle-Stable Li–S Batteries, Adv. Energy Mater. 2021DOI: 10.1002/aenm.202003690https://doi.org/10.1002/aenm.202003690
9. AEM：合理的缓冲相设计用于长寿命室温可充水系氟离子电池
先前所报道的氟离子电池（FIBs）只能在使用固体电解质或有机电解质的高温下（> 150 °C）才能工作。由于水电解质中F–的电化学不稳定，因此目前几乎没有关于水系FIB的研究报道。另外，FIBs电极材料通常在转化反应期间遭受严重且不利的体积膨胀。近日，香港城市大学支春义教授，松山湖材料实验室 Hongfei Li报道了首次提出了一种基于低应变BiF3@Bi7F11O5@还原氧化石墨烯（BFO）复合材料的室温可充电水系F/K双离子电池。选择1 m KF水溶液作为电解质，而普鲁士蓝（PB）被用作正极。1）KF电解质即使在室温下也具有高离子电导率（0.092 S cm-1），远远高于常规固体电解质（10-5-10-4 S cm-1）。而PB具有相对较高的工作电压，是一种极有前途的正极材料。可以在放电过程中容纳多余的K+，并基于F–和K+电化学构造完整的电池。2）合理的缓冲相设计策略使得BiF3和Bi7F11O5相在样品中的交错分布，因而在可逆转换循环中具有更高的体积变化适应性。因此组装后的电池具有较高的比容量（1 A g-1电流密度下，容量为218 mAh g-1)、优异的倍率性能（5 A g-1下仍保持初始电池的47%）和优异的室温循环稳定性。3）研究发现，在充放电过程中，Bi3+和Bi0在BFO中发生可逆转换，同时伴随着K+在PB正极中的脱嵌/嵌入。研究工作为开发更实用的F–离子存储技术铺平了道路。
电池学术QQ群：924176072Xuejin Li, et al, Initiating a Room-Temperature Rechargeable Aqueous Fluoride-Ion Battery with Long Lifespan through a Rational Buffering Phase Design, Adv. Energy Mater. 2021DOI: 10.1002/aenm.202003714https://doi.org/10.1002/aenm.202003714
10. AFM: 氟化铷改性SnO2助力高效钙钛矿太阳能电池
调节电子传输层（ETL）是提高钙钛矿型太阳能电池（PSC）的功率转换效率（PCE）并抑制其回滞的有效方法。中科院北京化学所Peng Mao和Jizheng Wang等人使用氟化铷（RbF）改性SnO2 ETL的方法。1）通过将RbF添加到SnO2胶体分散体中，F和Sn具有很强的相互作用，这通过X射线光电子能谱和密度泛函得到证实。理论计算结果表明，有助于提高SnO2的电子迁移率。2）在SnO2/钙钛矿界面上沉积RbF，Rb+阳离子主动逃逸到钙钛矿晶格的间隙位置，以抑制离子迁移并减少非辐射复合，有助于PSC的开路电压（Voc）的提高和回滞的改善。3) 基于SnO2表面的RbF和钙钛矿表面的碘化对甲氧基苯乙铵的双面钝化，可产生23.38％的高效率，Voc为1.213 V，对应的Voc损失仅为0.347 V）。
光电器件学术QQ群：474948391Jing Zhuang ，Rubidium Fluoride Modified SnO2 for Planar n‐i‐p Perovskite Solar CellsAdvanced Functional Materials, 2021DOI: 10.1002/adfm.202010385https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202010385
11. EnSM：调节Li+离子扩散动力学和表面晶格氧活性用于开发高性能富锂锰基层状氧化物
富锂锰基层状氧化物（LRMOs）可在高压下进行阳离子和阴离子的协同氧化还原，因此有望成为具有高能量密度的锂离子电池（LIBs）正极材料。然而，阴离子氧化还原反应仍面临电压衰减、电压滞后以及动力学缓慢等问题。近日，加拿大西安大略大学孙学良教授，湘潭大学王先友教授报道了一种提高LRMOs的Li+离子扩散速率和结构稳定性的有效策略。1）研究发现，引入Te6+（Te6+-doped LRMOs）显著提高了LRMOs的阳离子和阴离子氧化还原活性。此外，材料表面还存在一层由具有耐酸性Mg3(PO4)2和具有钝化晶格氧的自诱导阳离子无序相组成的异质保护层，从而抑制了结构退化。2）得益于独特的结构，优化后的LRMOs材料具有优异的循环性能和出色的倍率能力（178.8 mA h g-1，10 C）。更重要的是，在此过程中电压衰减得到了显著抑制。
研究工作突出了活化本体中的阳离子和阴离子氧化还原并钝化表面晶格氧的重要性，，为促进LRMO的电化学性能提供了一条有效途径。
Ruizhi Yu Methodology et al, Tailoring bulk Li+ ion diffusion kinetics and surface lattice oxy-gen activity for high performance lithium-rich manganese-based layered oxides, Energy StorageMaterials (2021)DOI: 10.1016/j.ensm.2021.02.025https://doi.org/10.1016/j.ensm.2021.02.025
12. Small: 具有两种外延构型的CdSySe1−y‐MoS2异质结构用于高效光催化析氢
构建具有不同成分的二维过渡金属二卤族化合物(TMD)基外延异质结，对于各种有前途的应用（包括电子学，光子学和催化学）至关重要。然而，这类异质结构的合理设计和控制合成仍然是一个挑战，特别是那些由层状TMDs和其他非层状材料组成的异质结构。有鉴于此，香港城市大学张华教授等人，报道了一种简单的一锅湿化学方法来合成Cu2−χSySe1−y‐MoS2异质结构，其中两种类型的外延构型，即垂直和横向外延共存。1）报道了一种简单的一锅湿化学方法来控制合成具有不同硫族元素比（S/Se）的Cu2−χSySe1−y‐MoS2外延异质结构。有趣的是，获得了两种类型的外延构型，即垂直和横向外延。2）可以调整Cu2-χSySe1-y中的硫族元素比（S/Se）和异质结构中MoS2的负载量。令人印象深刻的是，所获得的Cu2−χSySe1−y‐MoS2异质结构可以通过阳离子交换而转变为CdSySe1-y-MoS2，而不会发生形态变化。3）作为概念验证的应用，将获得的具有可控组成的CdSySe1-y-MoS2异质结构用作光催化剂，在可见光照射下表现出对光催化析氢的独特催化活性。优化后的光催化剂，即负载MoS2 5.6%的CdS‐MoS2异质结构，其催化活性(34.05 mmol h−1 g−1)大大高于纯CdS纳米颗粒(1.42 mmol h−1 g−1)。
光催化学术QQ群：927909706
Junze Chen et al. Preparation of CdSySe1−y‐MoS2 Heterostructures via Cation Exchange of Pre‐Epitaxially Synthesized Cu2−χSySe1−y‐MoS2 for Photocatalytic Hydrogen Evolution. Small, 2021.DOI: 10.1002/smll.202006135https://doi.org/10.1002/smll.202006135
