勾缝产业研究动态！近日，暨南大学化学与材料学院，超分子配位化学研究所宁国宏教授、李丹教授团队与英国利物浦大学的A. I. Cooper教授合作在美国化学会旗舰期刊《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 46, 19446–19453，影响因子15.419）上发表了题为“Scalable Synthesis of Ultrathin Polyimide Covalent Organic Framework Nanosheets for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries” 的重要研究成果。（JACS封面图）锂硫电池因其高理论容量、低成本和环境友好性而受到越来越多的关注，被认为是最有前景的下一代储能体系之一。然而，多硫化锂中间体的溶解和穿梭效应，循环过程中体积膨胀效应严重限制了其商业化的应用。共价有机框架（COF）是一类结构规整的晶态多孔材料，拥有多样的有机砌块，丰富的表面官能团，有序的孔道结构以及优异的稳定性，近年来被发展成为一种新型的锂硫电池载体材料。二维块体COF结构中通常由于有较强的π-π相互作用而层层堆叠，导致活性位点被深度包埋使得离子扩散难以触及，另外，一些缺陷与颗粒间的边界限制了电子和离子的传输，严重影响了其性能。COF纳米片具有均一的物理化学性质和电子性质，能最小化离子传输路径，比体相COFs展现出更高的活性位点利用率和更快的电荷传输动力学，可能是解决上述问题的有效策略。（PI-CONs及PI-CONs/S的合成示意图）研究团队通过改进之前氢键诱导组装聚合法的合成条件 (Haiyan Duan, Pengbo Lyu, Jingjing Liu, Yanli Zhao, and Yuxi Xu*, Semiconducting Crystalline Two-Dimensional Polyimide Nanosheets with Superior Sodium Storage Properties. ACS Nano, 2019, 13 (2), 2473–2480)，大批量制备出可液相超声剥离的层状高结晶聚酰亚胺共价有机框架（PI-COF），并成功将PI-COF及剥离的微米级超薄二维聚酰亚胺纳米片（PI-CONs）作为载体材料应用于高性能锂硫电池（图2）。不同于以往通过溶剂热法或热回流法的策略制备PI-COF，这种氢键诱导的聚合法制备得到的PI-COF具有高的结晶性和明晰的类石墨层状结构，从而能够通过自上而下法高效剥离得到横向尺寸约为6微米、厚度约为1.2nm的超薄二维COF纳米片。上述具有二维共轭多孔结构的PI-COF和PI-CONs含有丰富的羰基活性位点，能够与中间体多硫化物产生较强的相互作用，从而成功将可溶性多硫化物限制在正极材料区域内，实现锂硫电池性能的有效提升。研究人员通过理论计算研究证实了上述羰基与多硫化物的强相互作用，并通过一系列电化学实验测试了其性能。结果表明PI-COF和PI-CONs均具有很高的可逆容量和出色的倍率性能，并且表现出稳定的循环性能，上述优异的锂硫电池性能超越了绝大部分已报道的有机及聚合物锂硫电池载体材料。利物浦大学Andrew I. Cooper 教授是暨南大学荣誉教授（2018年），英国皇家科学院院士。1991年 毕业于英国诺丁汉大学，并于1994年在该校获得博士学位。先后在北卡罗莱那大学和剑桥大学从事博士后研究。1999年以英国皇家科学院“大学研究特聘学者”加盟利物浦大学化学系。2018年担任Chemical Science主编。Andy Cooper教授迄今为止在包括Nature及Nature系列杂志，Science，Angewandte Chem.，JACS，Advanced Materials等国际顶尖杂志发表文章 300多篇。研究兴趣包括：多孔有机笼、有机共聚微孔聚合物、新型功能化的聚合物的开发研究，材料催化，聚合物催化光分解水等。本文被选为本期的JACS封面论文，段海燕博士和李科博士为论文的共同第一作者，宁国宏教授、李丹教授和A. I. Cooper教授为论文的通讯作者，暨南大学为第一通讯单位。该论文得到了国家自然科学基金、国家自然科学基金重点项目、广东省重大基础与应用基础计划、广东省自然科学杰出青年基金、广东省青年珠江学者项目、中国博士后科学基金、广东省国际合作项目和暨南大学等的大力支持。论文链接：（化学与材料学院）责编：苏倩怡

　　导读：在揭牌成立一周年之际，文榷堂于10月30日至31日推出国家级非物质文化遗产木版水印工坊，邀请画家、国家级非物质文化遗产代表性传承人、杭州十竹斋艺术馆馆长、同济大学文榷堂指导教师魏立中带领师生一起学习木版水印制作技艺，体验手作乐趣。木版水印工艺分为勾描、刻版、印刷三道工序。首先根据原作进行设计分版，在透明涤纶片或赛璐珞片上勾摹原作，依据所勾墨线轮廓在雁皮纸上精确描绘刻稿；然后反贴在刨平的梨木板或其他纹理细致的木板上，运用不同刀具和刀法，刻出线条版、枯笔版或平版；最后选配原作所用的材料和颜料，将水墨和色彩刷掸到已经刻好的木板上，再根据需要，套印到宣纸、连史纸、棉麻纸或画绢上。这种融绘画、雕刻和印刷为一体的艺术，被著名美术史论家王伯敏称为“画刻印三绝”。 在魏立中的指导下，参与工坊的首批学员通过勾（分版）、刻（制版）、印（印刷）等基本工艺程序和刻、剔、掸、描等体会了木版水印这种纯手工印刷工艺的技艺和魅力，并在连续两天12课时的学习中，独立完成了自己的木版水印作品。魏立中表示，木版水印不仅要画得好、刻得好，还要印得好，有文、有字、有图，更有生活、有质地、有感怀。参与此次工坊的师生认真且专注，有些同学还融合了自己的想法和创作元素，希望同济师生在创作中能够体会到木版水印的艺术魅力，更好传承推广中华优秀传统文化。 参与木版水印工坊的师生表示，利用周末时间系统学习了木版水印的画、刻、印等过程，创作了第一幅属于自己的木版水印作品，这种经历非常宝贵，在刻绘的过程中不仅对木版水印有了深刻认识和理解，更体会到中华优秀传统技艺的匠心和奇特魅力。目前，文榷堂14楼活动厅内正在展出魏立中创作的木版水印二十四节气系列作品和复刻的唐代韩滉的名作《五牛图》，以及他应邀为同济创作的木版水印画《吴淞盛景》。同时展出的还有此次木版水印工坊学员们的作品。展览将持续展出两周，拟于11月中旬结束。（周黎萍）

　　导读：10月8日获悉，由中科院华南植物园恢复生态学团队（PI：刘占锋研究员）完成的“一种水源地的水土保持水质净化系统”获国家实用新型专利授权。 该实用新型专利公开了一种水源地的水土保持水质净化系统，包括沿水源地边坡不同海拔高度依次设置的多个净化槽，水管分别与位于高位的净化槽的底部及位于低位的净化槽的顶部相连；净化槽的侧壁包括水泥砂浆砖砌层以及砂浆抹面层；净化槽内从下到上依次布设有级配砂石过滤层、凋落物和微生物作用层、生物炭吸附过滤净化层以及快速入渗+草籽土层。该系统能增强边坡的稳定性，有效降低边坡的水土流失。同时，能够强化已有水源涵养林及土壤的净化能力。净化槽表层和底层可加速入渗，同时中部的凋落物和微生物作用层和生物炭吸附过滤净化层对水质有良好的净化作用，能达到净化水质的目的。

　　关键词：净化,水质,过滤,边坡,水源地,作用,凋落,实用新型,吸附,包括

　　导读：为了研发清洁、高效和低运行成本的非常规天然气（如煤层气、页岩气，其主要组分为CH4）开采新工艺，该研究利用具有特殊“热效应”和“非热效应”的微波能辐照技术同步实现非常规储层的基质升温、基质演化和缝网改造，进而增采煤层气和页岩气。研究结果表明：（1）可控源微波场中，煤和页岩基质升温迅速，且吸波升温要受控于基质中具有较高介电常数和导热系数的黄铁矿和白铁矿。（2）可控源微波场辐照显著改变了煤和页岩表面的主要含氧官能团，即高共轭C=O、共轭C=O和COOH，进而影响其对CH4的吸附和解吸性能。此外，可控源微波场辐照显著减少了煤和页岩基质中孔直径小于7.00 nm的CH4吸附孔数量，进而削弱煤和页岩对CH4的吸附能力并强化吸附态CH4的解吸。（3）可控源微波场辐照显著增加了煤和页岩基质中裂隙数目，有效改造储层缝网结构并提高储层渗透率，有利于储层中CH4的运移和开采。 该研究证实了利用可控源微波场辐照增采非常规天然气的可行性，有助于完善和弥补现有水力压裂开采非常规天然气技术的不足，为非常规天然气开采提供了新的研发思路和科技参考。相关成果分别以“Influences of controlled microwave field irradiation on physicochemical property and methane adsorption and desorption capability of coals: Implications for coalbed methane (CBM) production”和“Influences of controlled microwave field radiation on pore structure, surface chemistry and adsorption capability of gas-bearing shales”为题发表于能源化工领域国际权威学术期刊《Fuel》（论文链接：）和地球科学领域国际权威学术期刊《Marine and Petroleum Geology》（论文链接：）。上述论文第一作者均为昆明理工大学2020级博士生付学祥，通讯作者为张登峰教授，通讯单位为昆明理工大学化学工程学院。研究工作获得国家自然科学基金（41762013、U19B6003），中国石化页岩油气勘探开发重点实验室开放基金（G5800-20-ZSKFZY008、G5800-19-ZSKFZY001）以及云南省“万人计划”青年拔尖人才项目（YNWR-QNBJ-2019-164）支持。

　　导读：2021年日本政府决定将福岛事故核废水排入太平洋，这一举动重新引起了国际社会对于核废水中铯Cs+等重金属离子处理方法的关注。蛭石（Vermiculite）作为一种地表中常见的层状黏土矿物，储量大、价格低廉，在核废水处理中有着重要潜在应用。但铯离子在大块蛭石层间扩散时，层间距易崩塌，导致块体蛭石无法快速吸收Cs+离子，极大限制了二维矿物材料在核废水处理中的应用。近日，邹逸超副教授研究组发现，当蛭石被撕开制成原子级厚度的薄膜时，其层间扩散速率几乎接近在水中的扩散速率，这为未来利用二维矿物薄膜处理核废水污染提供了科学基础。 二维矿物材料表面与层间存在复杂的离子交换行为，但这些离子占位难以直接表征，阻碍了相关交换机制研究。邹逸超副教授研究组利用低剂量球差矫正扫描透射电子显微成像，捕捉单双层云母与黏土材料（云母，黑云母，蛭石）中的离子交换反应“瞬态”，研究了少层样品与块体样品在层间离子交换速率上的差异性。他们的研究表明，在少层蛭石中，铯离子比在块体蛭石中扩散速度快上千倍，该现象是由于少层晶体中层间结合力较弱、层间距较难塌陷导致的。在此基础上，他们利用液相剥离与真空抽滤等化学方法制备了厘米级的二维蛭石薄膜，获得的宏量材料所展现出的层间离子交换速度较传统块体快上百倍，这些结果表明利用二维矿物薄膜治理核废水污染是一种极有应用前景的方法。另外，他们发现利用堆叠的黑云母摩尔超晶格界面为模板，可获得岛状分布的二维铯离子，该结果为制备二维金属提出了一种新思路。 首先，他们通过平面(plan view)及截面样品(cross-sectional view)两个维度的成像，对离子交换后的二维蛭石层间铯离子稳态位置进行了表征，如图1所示，离子交换后Cs+在晶体中分布均匀，平面成像中Cs+ 离子排列方式呈近六方对称性，真空下稳态配位为铝硅氧六角环的中心。图1. 双层及三层蛭石层间交换离子位置的原子结构示意图及表征。e-f为HAADF STEM像，由于Cs为重原子，图中亮点即单个Cs+。 随后，他们对蛭石片的离子交换反应时间进行控制，并进行截面成像以测量各原子层离子穿透距离（∆P）进而计算层间离子扩散速率D = ∆P2/2t。研究通过机械剥离控制蛭石片层数，获得晶体层数与层间铯离子扩散速率的定量关系（图2）。如图 2b 所示， 测量到的5L蛭石中Cs+层间扩散速率 D ≈ 0.15 m2/s，已经呈现出比块体样品（如图 2a）中所得离子扩散数值高出2个数量级，为通过“二维化”提高蛭石层间 Cs+扩散速率的可行性提供了证据。他们利用液体环境原子力显微镜对液体环境下不同层数的蛭石可膨胀性进行对比，发现在NaCl溶液中双层蛭石的层间可膨胀性高于块体至少1个数量级，研究也对不同层数中蛭石层间范德华结合力进行了计算，发现少层蛭石中弱化的层间结合力是层间铯离子扩散速率大幅度提升的重要原因。 图2： 不同层数（N）蛭石中铯离子扩散速率（D），亮线代表 Cs+穿透原子层。 同时，在二维矿物界面离子表征上，他们研究发现了通过控制堆叠二维黑云母的扭转角，可获得不同尺寸的岛状二维铯离子（如图3）。 图3. 2.6度转角黑云母摩尔界面的铯离子超晶格表征, 亮点代表Cs+。 另外，他们的研究展示了对矿物表面离子占位进行亚埃尺度解析的可能性（图4），利用范德华异质结技术将石墨烯堆叠在二维矿物表面，保护表面离子在制样中不受损伤，从而可以充分利用透射电子显微的高分辨率，对表面离子配位环境进行分析。 图3. 少层云母表面的K+及Cs+平面内排布与面外排布表征。 他们的研究为二维云母及黏土中表面离子吸附，层间离子扩散行为提供了原子尺度机理理解，为二维矿物在功能性薄膜材料方面的性能优化提供科学依据；同时，证明了透射电子显微在捕捉二维材料中层间离子运输反应“瞬态”的应用可能性。 该研究成果论文“Ion exchange in atomically thin clays and micas”发表在国际重要学术期刊Nature Materials。中山大学为该成果的第一完成单位，邹逸超副教授为该论文的第一作者，英国曼彻斯特大学Sarah Haigh教授与Marcelo Lozada-Hidalgo副教授为该论文通讯作者。该研究得到了中山大学“百人计划”启动经费等项目支持。 论文链接：初审：董秋娉 审核：许俊卿、田雪林 审核发布：杨国伟、李伯军

　　导读：随着航空发动机热效率和推重比的不断提高，涡轮前温度也随之提高，且温度分布更加均匀，这使得高压涡轮端区受到的热负荷大大升高；端区存在复杂的二次流涡系结构，增加了端区气膜冷却布置的复杂性。为了进一步提高端区气膜冷却有效性，中国科学院工程热物理研究所研究人员在间断缝与普通气膜孔组合结构的研究基础上，提出采用间断缝与槽孔的新型组合端区气膜冷却结构。采用数值模拟的方法，研究了槽孔射流的流动掺混机制、受端区横向压力梯度以及间断缝冷气射流的影响机理，分析了槽孔冷气吹风比、流向位置对端区气膜冷却特性的影响，并对端区平均有效性进行了量化分析、对比，加深了对端区在复杂二次流下的气膜冷却特性的认识。图1是普通气膜孔与槽孔的端区气膜冷却有效性分布云图，相较于普通气膜孔，槽孔冷气首先冲击槽壁再出流，进而冷气能够贴附壁面，呈现出二维缝的气膜冷却特性，且随着吹风比的增强，有效性分布均匀、提升显著。如图所示，槽孔冷气受横向压力梯度影响偏向叶片吸力面一侧，随着吹风比的增大，冷气射流的动量增大，横向压力梯度影响减弱。间断缝能有效削弱前缘马蹄涡，台阶涡卷吸槽孔冷气，槽孔上游和吸力面连接处有效覆盖了冷气，提高了气膜冷却的均匀性。图2和图3给出了不同吹风比和流量位置的面积平均有效性量化值，相较于普通气膜孔，在大吹风比下，槽孔能够有效改善气膜冷却有效性，并且随着吹风比的增大，有效性能够持续优化，可用来设计提高端区气膜冷却效果。当槽孔布置的远离台阶位置（即靠近叶栅通道）时，槽孔冷气射流远离台阶涡影响，有效性提高了30%，说明当槽孔位置布置合理时，气膜冷却有效性能够得到进一步的提升。研究工作获得两机重大专项基础研究和国家自然科学基金重点项目的支持。相关研究成果发表在Journal of Thermal Science和International Journal of Heat and Mass Transfer上。图1.普通气膜孔与槽孔气膜冷却有效性分布图2.普通气膜孔与槽孔的在不同吹风比下有效性量化值图3.槽孔在不同流向位置下有效性量化值

　　导读：热电材料是能够通过固体中载流子的输运实现热能和电能直接转换的能量转换功能材料。与传统发电技术相比，采用热电材料制造的发电装置具有无机械转动部件，稳定可靠，对工作环境要求较低，应用的范围广等优势。目前热电材料的能量转换效率一直徘徊在10%左右，与理论预测可以无限接近卡诺循环效率的上限还有很大的差距。因此，改善热电材料的热电性能，提高能量转换效率，促进大规模实际应用，并探索热电转换机理具有重要的应用价值和科学意义。通过合理的界面设计来优化材料中的热电输运特性是热电材料研究的核心问题。对传统的块体热电材料而言，材料中的界面主要由晶界构成，晶界能够将具有不同晶面取向的相同物相或者不同物相分开。通过合理的界面结构优化，平衡界面的电性能和热性能就成为提高热电性能的关键。图一 ALD技术在热电材料界面调控方面的应用北京大学深圳研究生院新材料学院潘锋教授和肖荫果副教授课题组最近在热电材料界面调控方面取得重要进展，该课题组首次提出利用原子层沉积技术（ALD）对热电材料界面进行可控包覆，从而达到在原子尺度调控材料的热电输运特性的目的。针对目前商用的n型Bi2Te2.7Se0.3室温热电材料，从界面结构设计、尺度优化方面入手，系统地研究了界面对热电传输特性的各种因素，并实现了将该室温热电效率提高近一倍。该工作近日发表在国际材料与能源领域顶级期刊Nano Energy（ 49，257p，影响因子为12.34）上。图二 原位升温TEM观测高温烧结过程中Te在Bi2Te2.7Se0.3/ ALD ZnO界面的析出。（a）300K（b）475K（c）523K（d）573K（e）623K. （f）析出的Te纳米颗粒。（g）烧结过程中Te析出的示意图。课题组在研发过程中采用本实验室先进的原位透射电子显微镜设备，直接观测到在高温烧结过程中Te在Bi2Te2.7Se0.3/ ALD ZnO界面的析出过程，为界面结构及成份的精确调控提供了直接依据。实验发现，通过精确调节ALD ZnO层的厚度可以实现界面的结构及成份的精确调控，优化材料的热电输运特性。这主要归因于界面的势垒对载流子的能量过滤效应，从而实现功率因子的最大化，同时利用界面对声子的散射效应降低了材料的热导率。结果证明这种基于ALD技术的界面设计方法是一种有效的对热电材料界面进行修饰的方法，可以推广并广泛应用于其他的热电材料体系。图三（a）热电输运特性随ALD ZnO沉积次数的变化趋势（300K）。（b）热电优值。（c）界面结构对热电输运特性的调节的示意图。该工作在潘锋教授和肖荫果副教授指导下，由北京大学新材料学院李拴魁博士完成。该工作的主要合作者还有深圳大学刘福生教授，上海大学的骆军教授，及南方科技大学的何佳清教授。该工作的顺利开展得到了广东省引进科技创新团队项目、深圳市科技创新基础项目、中国博士后科学基金的支持。文章链接：

　　导读：石墨烯由于其高导电性和高表面积等优点，在电化学领域得到了广泛应用。但是，将石墨烯组装成宏观块体的电极时，片层间接触电阻大、团聚严重，导致电化学性能降低。对于这些问题，学者们提出了三维化石墨烯块体材料的概念，简称三维石墨烯，即以石墨烯片层为基本结构单元、具有sp2共价键联结三维网络结构的石墨烯多孔块体材料。目前的液相组装法、模板气相沉积法等方法所制备的三维石墨烯，内部联结较弱、生产效率较低、杂质较多。最近，南京大学现代工程与应用科学学院王学斌教授课题组报道了一种锌诱导的分层碳化法，可以在低成本下高效制备优质的三维石墨烯块体材料，其产品称之为锌诱导三维石墨烯ZnG。王学斌教授课题组曾开创性地使用葡萄糖等多种廉价有机物为碳源，发展出化学发泡法以制备三维筋撑石墨烯等先进泡沫材料（Nat. Commun., 2013, 4, 2905; Nano Energy, 2015, 16, 81; Bull. Chem. Soc. Jpn., 2019, 92, 245）。发泡法制备泡沫体产率较高、成本较低、结构完整性较强，但发泡过程可控性较差。王学斌课题组近来发展了锌诱导分层碳化法——即锌辅助的固态有机物热解法（zinc-assisted solid-state pyrolysis，ZASP）。以葡萄糖作为碳源，以锌粉作为分层剂；在加热葡萄糖进行热裂解生成焦的同时，金属锌蒸发渗入焦中。进一步，在表面张力的驱动下，锌和焦的混合物发生分层，形成三明治结构；或者形象地说，锌将焦切割成数个薄层。在后续加热过程中，焦薄层转化为石墨烯，而锌挥发完毕。液态锌彻底将焦转化为石墨烯，在产品中没有实心碳或大块碳等副产物，消除了此前固态碳源热解过程中通常存在的实心碳副产物的问题。这个过程类似高炉炼铁中的焦炭炉衬溶损现象。锌对焦的分层效应是一种新型的金属-碳相互作用，不同于此前的金属和碳化合反应、合金化等金属-碳相互作用类型。故此锌分层效应不同于通常的模板过程。此外，锌可以催化碳化和石墨化过程；锌还可以直接挥发并沉积在尾气系统中，无需任何处理直接循环使用，不但避免了其它方法中麻烦的湿处理，而且真正实现了循环利用，大大降低了成本。锌法三维石墨烯产品ZnG具有高比表面积、优异热稳定性、在空气中和在电解液中出色的电导率。该工作还演示了ZnG用作双电层型超级电容器的电极，实现了卓越的能量密度、功率密度、循环寿命。此工作以“Zinc-Tiered Synthesis of 3D Graphene for Monolithic Electrodes”为题发表在《Advanced Materials》上 [Adv. Mater. 2019, 31(25), 1901186]。该工作首先研究了锌诱导分层碳化法ZASP。在典型生产过程中，将葡萄糖和锌粉混合、压制成所需形状、在惰性气氛下加热至1200℃，即可直接得到石墨化程度较好的三维石墨烯块体ZnG。ZASP过程具有较高产率，ZnG产品能够保持初始的设计外观。ZnG是一种三维连续网络结构，每个泡孔都与五六个泡孔相邻，整体趋向于紧密有序排列。ZnG泡孔的孔壁为sp2单/寡原子层，平均厚度2.2 nm。在ZnG中没有此前固态碳源热解方法的实心筋、实心颗粒等杂质形貌。相比三维化还原氧化石墨烯3DRGO来说，ZnG具有更高的化学纯度、比表面积、电导率、热稳定性。该工作进一步展示了ZnG组装的对称型超级电容器器件。电化学测试表明，ZnG基超级电容器具有卓越的比电容（在0.5 A/g时，达到336 F/g）、最大功率密度（625 kW/kg）、能量密度（11.7 Wh/kg）、循环稳定性（在电位窗口为1.4V时，循环267000圈；在额定电压下，可循环超过1百万圈）、全寿命周期储能密度（15 MWh/kg），远优于传统储能器件。锌分层效应出人意料地创造了全薄膜结构的三维石墨烯，使ZASP方法从众多制备方法中脱颖而出。产品ZnG具有高化学纯度、形态纯度、表面积、电导率、热稳定性。同时，锌也是一种碳化和石墨化反应催化剂，是一种可在现场回收利用的试剂。ZASP具有良好可靠性和可控性，使用固体碳源，可以进行大量生产。生产过程无需湿处理，工艺流程与现有的粉末冶金、熔模铸造等工艺设施相兼容，为大规模工业化生产开辟了道路。南京大学现代工程与应用科学学院王学斌教授为论文通讯作者，该研究得到了国家海外高层次青年人才、国家自然科学基金、江苏省双创人才、江苏省自然科学基金等项目的支持。图1. 三维石墨烯ZnG的合成方法、结构、形态和拉曼光谱分析。a-c) 合成过程及光学照片；d-g) SEM、STEM、TEM图片；h)单个泡孔孔壁——石墨烯膜的HRTEM图；i) 拉曼光谱。 图2. 锌对焦的分层效应。a) TG曲线℃中间产物的SEM及EDS mapping图；c) 700℃中间产物的TEM图；d) c图样品原位生成碳膜（在锌背景上），即分层过程；e) EELS mapping；f-i) 分层效应示意图；j-m) 其它类型的金属-碳相互作用，在使用固态碳源时这些过程不能避免实心碳或大块碳的生成。 图3. ZnG基超级电容器的性能。a) CV曲线；b) 比电容-扫速关系；c) 在1.4V下的循环稳定性；d) 恒电位充电-恒电流放电的端电压变化；e) 电压降与放电电流之比；f) 对e图进行理论拟合得到的直流内阻及其成分；g) Ragone图；h) 最大功率密度-能量密度的trade-off图；i) 多种器件的全寿命周期储能比较。分享： 微信扫一扫：分享微信里点“发现”，扫一下二维码便可将本文分享至朋友圈。

　　导读：太阳能是一种清洁、可再生的新型能源。光伏材料可以通过光电效应吸收太阳光，将太阳能转换成电能存储起来。在过去的十年中，以MAPbI3为代表的有机-无机卤族钙钛矿材料，因其超高的光电能量转换效率而备受关注。因为钙钛矿材料中产生的铁电极化可以极大地增强材料在光激发下载流子的分离能力，在很长的一段时间内，人们认为MAPbI3优异的光伏性能可能受益于由甲胺分子产生的铁电极化。然而，因缺乏直接的实验、理论证据，MAPbI3是否存在稳定的铁电极化仍饱受争议。因此，如何在具有三维周期性结构的有机无机卤族钙钛矿材料中引入稳定的铁电极化，则是一直未解决的问题。 针对上述问题，西安交通大学前沿院缑高阳研究员与材料学院丁向东教授合作，提出在三维有机无机卤族钙钛矿材料引入不同价态的两种阴离子，利用多阴离子钙钛矿中各项异性配位环境而产生稳定铁电极化的新设计理念。借助第一性原理计算模拟，预测实验已合成的有机无机多阴离子钙钛矿MASbSI2为兼具I/S阴离子有序排布和稳定面外铁电极化的新型钙钛矿铁电光伏材料，并证实该材料因独特的块体光伏效应(bulk photovoltaic effect)，其在可见光辐照下的光电流密度甚至可以超越MAPbI3，且光电流的方向可通过外加电场进行有效调控，实现可控的稳定光电流输出。MASbSI2不仅可以取代MAPbI3，成为环境友好的钙钛矿光伏材料，同时还将极大地拓展有机无机卤族钙钛矿光伏材料在铁电领域的应用前景。该研究工作近日以“Emergence of Bulk Photovoltaic Effect in Anion-ordered Perovskite Sulfur Diiodide MASbSI2 with Spontaneous Out-of-plane Ferroelectricity”为题发表于材料物理领域权威期刊Materials Today Physics 上。论文的共同第一作者为材料学院博士生赵民和美国麻省理工核科学与工程系汪华博士，缑高阳研究员和丁向东教授为共同通讯作者，西安交通大学为论文第一作者和通讯作者单位。该工作是在国家自然科学基金、西安交大基本科研业务费等项目资助下完成的，并得到了西安交大超算平台的大力支持。 前沿院缑高阳研究员长期从事基于第一性原理对于铁性功能材料设计和计算模拟的研究。上述工作为缑高阳研究员继钙钛矿铁电硫化物[Nano Energy, 22 507-513 (2016)]和氮氧化物[Chem. Mater. 32, 2815−2823 (2020)]之后，在新型钙钛矿铁电光伏材料设计与性能模拟领域取得的又一重要成果。 论文链接：

　　导读：近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所能源材料与器件研究部通过系统研究二维（2D）荧光功能金属有机框架材料（MOFs）纳米片及三维（3D）MOFs块体对水中离子的检测性能，揭示了2D MOFs纳米片在荧光传感领域中的应用优势。相关研究成果以Fluoride sensing performance of fluorescent NH2-MIL-53(Al): 2D nanosheets vs. 3D bulk为题，发表在Dalton Transactions上。近年来，MOFs材料由于其独特的理化性质而备受科研人员的青睐。在传感领域，探索荧光功能MOFs材料检测水中离子是研究热点。其中，2D MOFs纳米片由于具有超薄的形貌、更大的比表面积以及更多暴露的活性位点，有望解决3D MOFs块体在检测灵敏度、响应速度和检测限方面的局限性问题，更加灵敏、快速地与目标检测物发生响应，在传感领域具有更大优势。鉴于此，在该研究中，研究人员将荧光2D与3D NH2-MIL-53(Al)用于检测水中氟离子（F-），并系统研究其检测性能。研究显示，合成的2D NH2-MIL-53(Al)纳米片表现出优异的结构与荧光稳定性，且通过荧光“增强”机制能高灵敏、高选择性地检测水中F-。与3D NH2-MIL-53(Al)块体相比，2D NH2-MIL-53(Al)纳米片不仅具有更高的检测灵敏度和更快的响应速度（10秒），而且还降低了检测限（15.2 ppb），扩宽了线 μM）。研究工作获得国家自然科学基金项目、科学技术部项目、合肥研究院院长融合基金的资助。论文链接NH2-MIL-53(Al)纳米片与块体检测F-时的荧光强度的时间响应特性