學(xué)術(shù)頂級期刊Advanced Materials2016年9月材料前沿科研成果十大精選新鮮出爐：中科院化學(xué)所等—可使聚合物太陽能電池效率超過12%的頂刊動態(tài)能量水平調(diào)制型小分子電子受體；北航—RuO2/CNT幫助提高Li–O2電池陰極表面Li2O2的產(chǎn)生與沉積；北京大學(xué)—CuSCN孔導(dǎo)體和鈣鈦礦層共沉淀簡化鈣鈦礦太陽能電池制備；中科院化學(xué)所—S/(G-GCNs)，致力提高Li-S電池的頂刊動態(tài)新武器；中科院理化所—半導(dǎo)體光催化中碳量子點(diǎn)的巧妙應(yīng)用；南開大學(xué)—rGO–S復(fù)合薄膜—Li-S電池發(fā)展的潛力股；中科院深圳先進(jìn)院—pAl/C—提高雙離子電池特性新方案；電子科技大學(xué)&國立清華大學(xué)—有效催化析氫反應(yīng)的核-殼狀3D多級MoSe2/Mo；中山大學(xué)—具高催化活性的八足納米架誕生；哈爾濱工業(yè)大學(xué)—具有超彈性和可調(diào)泊松比行為的自然干燥石墨烯氣凝膠。下面就讓我們一起走進(jìn)曼妙的頂刊動態(tài)材料前沿成果吧。

1、頂刊動態(tài)中科院化學(xué)所等—可使聚合物太陽能電池效率超過12%的頂刊動態(tài)能量水平調(diào)制型小分子電子受體

圖1 電子受體的結(jié)構(gòu)與性能測試

中科院化學(xué)所的侯劍輝（通訊作者）和北卡羅萊納州立大學(xué)的Harald Ade（通訊作者）等人通過在小分子受體強(qiáng)吸電子的端基處（SMAs）進(jìn)行細(xì)微的化學(xué)調(diào)制，成功實(shí)現(xiàn)對SMAs能量水平的頂刊動態(tài)調(diào)控。對兩種新型SMAs（IT-M和IT-DM）的頂刊動態(tài)端基，1-1-氰乙烯基處進(jìn)行甲基修飾，頂刊動態(tài)進(jìn)一步降低了空分子軌道的頂刊動態(tài)能量水平，相應(yīng)的頂刊動態(tài)會觀測到較高的開路電壓。最終聚合物太陽能電池實(shí)現(xiàn)12.05%的頂刊動態(tài)最高能量轉(zhuǎn)換效率。

文獻(xiàn)鏈接：Energy-Level Modulation of Small-Molecule Electron Acceptors to Achieve over 12% Efficiency in Polymer Solar Cells（Adv. Mater.，頂刊動態(tài)2016，頂刊動態(tài)DOI: 10.1002/adma.201602776）

2、頂刊動態(tài)北航—RuO2/CNT幫助提高Li–O2電池陰極表面Li2O2的頂刊動態(tài)產(chǎn)生與沉積

圖2RuO2/CNT的制備及性能表征

北航張瑜（通訊作者）的研究團(tuán)隊等在Adv. Mater.上帶來新的研究成果，制備出高穩(wěn)定，無粘性表面的RuO2/CNT陰極，可極大提高Li-O2電池中表面誘導(dǎo)、溶劑調(diào)制、微米級的放電產(chǎn)物L(fēng)i2O2的產(chǎn)生與沉積。因而顯著提高了電池的比容量、過電位和循環(huán)壽命。這個研究方向?qū)椭覀兝斫怅帢O表面是如何控制Li-O2的電化學(xué)活性。

文獻(xiàn)鏈接：Cathode Surface-Induced, Solvation-Mediated, Micrometer-Sized Li2O2 Cycling for Li–O2 Batteries（Adv. Mater.，2016，DOI：10.1002/adma.201603454）

3、北京大學(xué)—CuSCN孔導(dǎo)體和鈣鈦礦層共沉淀簡化鈣鈦礦太陽能電池制備

圖3 設(shè)備結(jié)構(gòu)及能帶圖

由北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院劉志偉、卞祖強(qiáng)（共同通訊作者）領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊，首次在鈣鈦礦前體處理中采用低成本無機(jī)孔導(dǎo)體CuSCN作為孔傳輸添加劑，并通過一步法直接旋轉(zhuǎn)涂覆CuSCN與MAPbI3-xClx（MA= CH3NH3）的混合前體溶液，成功共沉淀出孔導(dǎo)體和鈣鈦礦層，從而簡化了鈣鈦礦太陽能電池的制備工藝。并通過參數(shù)優(yōu)化，最終獲得最大18.1%的PCE，以及零滯后的J-V曲線。

文獻(xiàn)鏈接：A Strategy to Simplify the Preparation Process of Perovskite Solar Cells by Co-deposition of a Hole-Conductor and a Perovskite Layer（Adv. Mater.，2016，DOI：10.1002/adma.201603850）

4、中科院化學(xué)所—S/(G-GCNs)，致力提高Li-S電池的新武器

圖4S/(G-GCNs)復(fù)合材料的制備示意圖

中科院化學(xué)所的郭玉國研究員（通訊作者）等人證實(shí)具sp2雜化碳的石墨烯骨架和石墨碳納米籠（G-GCNs）結(jié)構(gòu)是作為Li-S電池中S的理想宿主體。因其充當(dāng)了一個高效的電化學(xué)納米反應(yīng)器和聚硫化物儲箱。得到的攜帶高S含量的S/(G-GCNs)復(fù)合材料表現(xiàn)出極佳的高倍率放電性能（5 C下765 mA h g-1）及超過1000次的長循環(huán)壽命。

文獻(xiàn)鏈接：Sulfur Encapsulated in Graphitic Carbon Nanocages for High-Rate and Long-Cycle Lithium–Sulfur Batteries（Adv. Mater.，2016，DOI：10.1002/adma.201602913）

5、中科院理化所—半導(dǎo)體光催化中碳量子點(diǎn)的巧妙應(yīng)用

圖5 CDs在多種光催化領(lǐng)域的應(yīng)用

近年來，碳量子點(diǎn)（CDs）在作為新一代非金屬光催化劑展現(xiàn)了其無限潛力，表現(xiàn)出類半導(dǎo)體的光電性。因其合成簡單、結(jié)構(gòu)特殊、成分可控、表面易功能化、優(yōu)異的電子傳輸效率及可調(diào)節(jié)的光吸收頻率等優(yōu)點(diǎn)，在多種光電化學(xué)和光催化領(lǐng)域表現(xiàn)出極佳的性能。近期，中科院理化所張鐵銳（通訊作者）等人在Adv. Mater.上發(fā)表綜述，介紹了CDs基的光催化劑的合理設(shè)計及在光催化環(huán)境修復(fù)、水解離、CO2還原及有機(jī)合成等方面的最新進(jìn)展。

文獻(xiàn)鏈接：Smart Utilization of Carbon Dots in Semiconductor Photocatalysis（Adv. Mater.，2016，DOI：10.1002/adma.201602581）

6、南開大學(xué)—rGO–S復(fù)合薄膜—Li-S電池發(fā)展的潛力股

圖6 rGO–S復(fù)合薄膜的制備及表征圖示

南開大學(xué)的牛志強(qiáng)（通訊作者）等人同步的在金屬表面還原并組裝GO薄片和S納米顆粒，制備出柔性的還原氧化石墨烯-硫（rGO–S）復(fù)合薄膜。這種復(fù)合薄膜的納米結(jié)構(gòu)不僅為電子傳輸提供了有效的通道，而且還抑制了聚硫化物的擴(kuò)散。進(jìn)一步的，rGO–S復(fù)合薄膜可作為柔性Li-S電池的陰極材料并在該領(lǐng)域大展身手。

文獻(xiàn)鏈接：Reduced Graphene Oxide–Sulfur Composite for High-Performance Lithium–Sulfur Batteries with Unconventional Configurations（Adv. Mater.，2016，DOI：10.1002/adma.201602262）

7、中科院深圳先進(jìn)院—pAl/C—提高雙離子電池特性新方案

圖7 pAl/C陽極材料的制備圖示

中科院深圳先進(jìn)院唐永炳（通訊作者）帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊制備出具碳層包覆的3D多孔Al箔（pAl/C），可用作雙離子電池（DIB）的陽極和集流器。構(gòu)成的pAl/C-石墨DIB經(jīng)測試表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和高倍率特性，在2C，超過3.0-4.95V的電壓范圍內(nèi)，經(jīng)1000次循環(huán)后，依然表現(xiàn)出較高的可逆容量，達(dá)到93 mAh g-1。另外，在3084W kg-1的大功率密度下，這種DIB可達(dá)到大約204 mAh g-1的能量密度。

文獻(xiàn)鏈接：Carbon-Coated Porous Aluminum Foil Anode for High-Rate, Long-Term Cycling Stability, and High Energy Density Dual-Ion Batteries（Adv. Mater.，2016，DOI：10.1002/adma.201603735）

8、電子科技大學(xué)&國立清華大學(xué)—有效催化析氫反應(yīng)的核-殼狀3D多級MoSe2/Mo

圖8 核-殼狀3D多級MoSe2/Mo的制備及在析氫反應(yīng)中電荷轉(zhuǎn)換圖示

電子科技大學(xué)的王志明教授（通訊作者）和國立清華大學(xué)闕郁倫（通訊作者）帶領(lǐng)研究團(tuán)隊首次制備出核-殼狀3D多級的MoSe2/Mo納米結(jié)構(gòu)，這是在3D雜化Mo納米結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，通過低溫等離子輔助的硒化過程，并利用掠射角沉積系統(tǒng)控制形貌生長獲得材料。這種材料在催化析氫反應(yīng)表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性，從而推動清潔能源的發(fā)展。

文獻(xiàn)鏈接：Wafer Scale Phase-Engineered 1T- and 2H-MoSe2/Mo Core–Shell 3D-Hierarchical Nanostructures toward Efficient Electrocatalytic Hydrogen Evolution Reaction（Adv. Mater.，2016，DOI：10.1002/adma.201602697）

9、中山大學(xué)—具高催化活性的八足納米架誕生

圖9 OFAs制備結(jié)構(gòu)圖示

中山大學(xué)沈培康教授（通訊作者）的研究團(tuán)隊通過溫和的一步合成法，合成了由3D催化表面及多活性面組成原子尺度的八足納米架結(jié)構(gòu)（OFA）。基于一定的原料配比和通用的手段，合成了復(fù)雜的納米架。所合成的PtCu OFAs在氧還原反應(yīng)中表現(xiàn)出出乎意料的高活性及穩(wěn)定性，并且可以按比例提高其質(zhì)量。

文獻(xiàn)鏈接：Atomic-Scale Preparation of Octopod Nanoframes with High-Index Facets as Highly Active and Stable Catalysts（Adv. Mater.，2016，DOI：10.1002/adma.201601687）

10、哈爾濱工業(yè)大學(xué)—具有超彈性和可調(diào)泊松比行為的自然干燥石墨烯氣凝膠

圖10 石墨烯氣凝膠制備及性能表征

哈爾濱工業(yè)大學(xué)的徐翔（通訊作者）和李惠教授（通訊作者）等人通過加強(qiáng)樣品初始框架的剛度和減少溶劑蒸發(fā)毛細(xì)管壓力，使制備過程中不發(fā)生明顯的體積收縮或結(jié)構(gòu)開裂，從而實(shí)現(xiàn)石墨烯氣凝膠自然干燥。得到的自然干燥石墨烯氣凝膠（NDGA）表現(xiàn)出了優(yōu)良的性能，包括超大可逆壓縮率（99%）、高的電導(dǎo)率（≈1.3S?cm-1）、低的熱導(dǎo)率（0.018Wm-1 K-1）和大范圍的可調(diào)泊松比行為（?0.3＜μ＜0.46）。這種廉價、高效、簡單、大規(guī)模的制備方法，將擴(kuò)大高性能石墨烯氣凝膠（GA）的商業(yè)化生產(chǎn)，并進(jìn)一步推動石墨烯材料在軟驅(qū)動器、柔性電子器件、傳感器、藥物釋放、熱絕緣體及防護(hù)材料等方面的應(yīng)用。

文獻(xiàn)鏈接：Naturally Dried Graphene Aerogels with Superelasticity and Tunable Poisson's Ratio（Adv. Mater.，2016，DOI：10.1002/adma.201603079）

以上列舉的僅為Adv. Mater. 期刊9月份材料前沿科研成果的代表，由于篇幅所限，還有不少優(yōu)秀成果沒有列入。整理過程中難免存在疏忽，還望各位讀者諒解并誠摯歡迎大家提出寶貴的意見/建議。

本文由材料人編輯部學(xué)術(shù)組大黑天供稿，材料牛編輯整理。

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