1. Chem. Rev.：用于能源应用的新兴卤化铝材料
对具有多个阴离子的半导体材料进行功能改进，使其在材料科学领域充满新的挑战和机遇。由混合硫族和卤素阴离子组成的新兴半导体材料，称为“硫族卤化物”。由于这些材料具有多功能性，因此从理论/计算科学到实验材料科学，这些材料都受到研究界的广泛关注。近日，新南威尔士大学Mahesh P. Suryawanshi对用于能源应用的新兴卤化铝材料进行了综述研究。
本文要点：
1) 作者全面概述了新兴的铋和锑基以及新型铜、锡、铅、银和混合有机-无机钙钛矿基硫卤化物的发展。首先强调设计和开发这些硫族卤化物材料的高通量计算技术。然后，利用高性能器件的理论和实验基础，讨论它们的光电子性质、能带结构、稳定性和结构化学。
2) 接下来，概述了合成的最新进展及其在能量转换和存储设备中的广泛应用。最后，总结了该领域的发展阻碍和重要研究方向，并对未来的研究方向提出了展望，以进一步促进硫族卤化物材料在未来实际应用中的发展。
Uma V. Ghorpade, et al. Emerging Chalcohalide Materials for Energy Applications Chem. Rev. 2022
DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00422
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.chemrev.2c00422
2. EES：一种实现高电压醚基电解质的溶剂分子重构策略
与锂金属负极（LMA）高度兼容且耐高压的电解质对于高能量密度锂金属电池（LMB）至关重要。最近有研究展示了局部高浓度电解质(LHCEs ),然而，这需要极高的盐与溶剂比（SSR；SSR≥1：2）在不牺牲电化学性能的情况下降低SSR是一个巨大的挑战。基于此，香港科技大学赵天寿院士，Yiju Li提出了一种溶剂分子重构策略来构建一种基于1，3-二氧戊环（DOL）的低SSR (1:3.6)的“定域中浓度电解质”，它具有优异的Li兼容性（库仑效率:99.2%）和高耐压性（~4.7 V）。
本文要点：
1）研究人员利用可控的聚合过程来清除不稳定的游离DOL溶剂分子，并使它们重构以形成具有内在更高抗氧化性的聚醚。更重要的是，游离DOL溶剂分子的清除和重建诱导产生更有利的富含阴离子的溶剂化构型，这可以有效地钝化具有高含量无机氟化物以及弹性聚醚衍生链段的阳极和阴极。
2）因此，装配基于DOL的“局部中浓度电解质”的Li||NCM622全电池可以在4.6 V的高截止电压下稳定循环。并获得347 Wh kg-1的高能量密度。
这一工作提供了一种用较少的盐来调节溶剂化结构的有效策略，并且可以丰富高能量密度LMBs的先进电解质体系。
Xudong Peng, et al, A Solvent Molecule Reconstruction Strategy Enabling a High-Voltage Ether-based Electrolyte, Energy Environ. Sci., 2022
DOI: 10.1039/D2EE02344J
https://doi.org/10.1039/D2EE02344J
3. EES：基于大规模易组装微结构单元的超耐盐太阳能海水淡化系统
太阳能海水淡化是一种零污染、低能耗的离网净水技术。然而，水蒸发后的盐渣严重威胁着太阳能热能系统的可持续利用。虽然复杂的加工方法和复杂的材料设计缓解了盐分积累的问题，但这些努力显著增加了加工和制造成本。近日，东华大学朱美芳院士，徐桂银利用微结构单元容易组装过程中不完美的嵌合作用产生的缺口，为盐的排泄提供途径，解决盐的积累问题。
本文要点：
1）基于微结构单元的易组装，研究人员提出了一种制造大规模耐盐(SR)系统的便捷解决方案。
2）在高达20 wt%和25 wt%的氯化钠溶液中，SR系统在1次太阳照射下分别获得了91.5%和84.42%的创纪录的能量效率。此外，亲水性光热材料在3.5wt%和过饱和盐水中分别稳定工作180天以上和2000分钟以上，无积盐现象。
3）通过集成太阳能海水淡化系统生产淡水的成本可以低至约$1 m-3。因此，这种由光热材料一步组装而成的SR系统为太阳能海水淡化的大规模应用提供了一种很有前途的方法。
Chenyang Dang, et al, Ultra salt-resistant solar desalination system via large-scale easy-assembly of microstructural units, Energy Environ. Sci., 2022
DOI: 10.1039/D2EE03341K
https://doi.org/10.1039/D2EE03341K
4. EES：离子横向迁移加速卤化物钙钛矿器件的退化
长期以来，可移动离子的迁移一直被认为是基于卤化物钙钛矿的设备性能下降的一个来源，但关于这个问题的机制和程度的细节仍然很少。近日，洛桑联邦理工学院Christian M. Wolff，Daniel A. Jacobs发现，在广泛的稳定性测试中，由电极边缘(如金属化或透明导电氧化物的边界)引起的基板平面上的电势差异可以在行为和退化中发挥主要作用。
本文要点：
1）研究人员观察到了由双阳离子和三阳离子混合卤化物钙钛矿制成的太阳能电池中离子横向迁移的明显迹象，其影响包括反向偏压应力、光照MPP跟踪，甚至是存储时间的结果。
2）在它们最温和的形式中，这些效应表现为器件边界周围的调制光致发光强度模式，这些模式随着施加的偏置和时间的变化而传播到周围区域。研究表明，离子漂移扩散模型提供了一个令人信服的匹配这些模式，包括它们的电压依赖。
3）在MPP跟踪的背景下，研究人员在太阳能电池中观察到一种严重的材料退化形式，其空间分布和电压依赖与离子横向迁移模型相匹配，并具有高精度。因此，获得了离子介导的退化模式的证据，该模式在器件边界附近以高速率进行，但仍然在整个有源区中运行。
这种“整体”和“边界”退化之间的联系对钙钛矿型太阳能电池和LED器件的设计以及对它们在长期稳定性测试中的特征行为的理解都有多方面的影响。
Daniel A. Jacobs, et al, Lateral ion migration accelerates degradation in halide perovskite devices, Energy Environ. Sci., 2022
DOI: 10.1039/d2ee02330j
https://doi.org/10.1039/d2ee02330j
5. EES：防冻电解液重构富LiF中间相助力超低温LiCoO2电池
由于锂离子在石墨负极中间层中的高反应能垒，以及在低温下形成的不稳定的固体电解液界面相(SEI)，商用石墨||LiCoO2(LCO)电池的最低工作温度被限制在~-20 °C。具有理想的无主体性质的锂(Li)金属有望支持LCO正极的低温运行，但Li||LCO电池的低温应用面临着传统电解液的灾难性问题，包括Li+的溶剂化结构高、去溶能低、Li+饱和浓度低、无锂SEI和阴极电解液界面(CEI)(低于7%)、Li+电导率和扩散系数小。近日，哈工大何伟东教授，Yuanpeng Liu使用甲酸异丁酯(IF)作为防冻剂，其熔点为-132°C，粘度为0.30 Pa·s，设计了一种低配位数(0.07)、高脱溶能(-27.97 eV)和高Li+饱和浓度(1.40×10-10 mol/s)的氟硫电解液。
本文要点：
1）所形成稳定的富LiF SEI(10.48%)和CEI(17.91%)层，具有大的Li+电导率(1.00×10-5 mS cm-1和6.65×10-5 mS cm-1)和大的扩散系数(1.10×10-21m2 s-1和2.07×10-20 m2 s-1)。
2）得益于该电解液，Li||LCO电池在-70 °C下提供了前所未有的循环性能，包括170次循环中110 mAh g-1的稳定容量。因此，该工作为发展超低温LCO电池提供了契机。
Jipeng Liu, et al, Reconstruction of LiF-rich interphases through an anti-freezing electrolyte for ultralow-temperature LiCoO2 batteries, Energy Environ. Sci., 2022
DOI: 10.1039/D2EE02411J
https://doi.org/10.1039/D2EE02411J
6. AM：在乳酸中引入α-FeOOH的NiOOH的形成和稳定：析氧和尿素氧化反应的复合电催化剂
NiOOH被认为是电化学氧化反应中最具活性的中间体，但由于其高氧化能而难以直接合成。近日，吉林大学黄科科教授理论计算预测α-FeOOH能够降低形成能并提高NiFe基层状双氢氧化物(LDH)中NiOOH的稳定性。
本文要点：
1）令人鼓舞的是，研究人员通过添加额外的Fe3+源，在水热处理中成功地制备了由α-FeOOH和LDH组成的复合物，并通过后续的电氧化方法获得了稳定的NiOOH。
2）X射线光电子能谱(XPS)和X射线吸收谱(XAS)证实，得益于α-FeOOH的强电子俘获能力，它有效地促进了Ni/Fe位点周围的电荷再分布，激活了LDH的Ni原子。d带中心被优化以平衡吸收和解吸能量，因此Gibbs自由能垒朝着析氧反应(OER)和尿素氧化反应(UOR)显著降低，并最终显示出195 mV的突出超电势，10 mA/cm2电流密度下的电压为1.35 V。
这项研究为复杂的多电子反应引入了一个新的相，从而提供了一种构建高效催化剂的新策略。
Minmin Cai, et al, Formation and stabilization of NiOOH by introducing α-FeOOH in LDH: composite electrocatalyst for oxygen evolution and urea oxidation reactions, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202209338
https://doi.org/10.1002/adma.202209338
7. AM：增强柔性模具寿命，用于胶粘剂复杂微结构的卷对卷放大制造
目前，人们已经开发出具有微或纳米结构的各种功能复杂三维图形表面，并证明了它们优于非图形光滑表面的性能。然而，大规模生产这种复杂的微/纳米图案表面具有挑战性，这大大限制了它们的商业化。虽然使用柔性模具的卷对卷(R2R)制造已经实现了这种功能表面的大规模生产，但模具重复性差的问题还没有解决。近日，马克斯·普朗克智能系统研究所Metin Sitti报道了一种使用两步固化工艺在紫外光固化R2R系统中显著提高微图案柔性硅胶模具与高粘性聚氨酯丙烯酸酯(PUAs)的重复性超过1000个循环的策略。
本文要点：
1）尽管具有复杂的三维下凹几何形状和高黏性的微结构，但通过提出的策略，模具的可重复性从10秒循环大幅提高到1000多次。
2）这两步工艺将实现微/纳米结构粘合剂的规模化生产，如本研究中演示的壁虎启发的超纤维粘合剂，以及各种其他功能微/纳米结构表面，通过提高灵活的模具寿命。
Jae-Kang Kim, et al, Enhanced Flexible Mold Lifetime for Roll-to-Roll Scaled-Up Manufacturing of Adhesive Complex Microstructures, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202207257
https://doi.org/10.1002/adma.202207257
8. AM：一种通过激活非反应性衬底的高效半透明和串联太阳能电池
在制备半透明(ST)钙钛矿太阳能电池(PSCs)和串联太阳能电池时，原子层沉积(ALD)是一种特别吸引人的溅射缓冲层技术。然而，当衬底与ALD反应物不发生反应时，ALD过程变为岛状生长，形成针孔层，对防溅射产生不利影响。近日，暨南大学麦耀华教授，Yuzhao Yang，Shaohang Wu，于利希研究中心Weiyuan Duan进行了以ALD SnOx为溅射缓冲层的p-i-n结构PSCs。P-i-n结构PVK太阳电池中常用的电子传输层(ETL)PCBM是阻止ALD SnOx逐层生长的非反应性衬底。
本文要点：
1）研究人员通过引入反应中心来激活PCBM层，以形成不透水的ALD层。通过引入反应点/AlD SnOx作为溅射缓冲层，研究人员成功地制备了钙钛矿/硅(双面抛光)串联太阳电池和ST-PSCs太阳电池，其PCE分别为20.25%和23.31%。
2）此外，经过5100小时的老化后，带有反应中心的未封装器件的初始功率转换效率(PCE)仍保持在99%以上。因此，这项工作为制备稳定的PSCs、ST-PSCs、串联太阳电池以及相关的规模化太阳电池提供了一条很有前途的途径。
Bohao Yu, et al, Impermeable Atomic Layer Deposition for Sputtering Buffer Layer in Efficient Semi-Transparent and Tandem Solar Cells via Activating Unreactive Substrate, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202202447
https://doi.org/10.1002/adma.202202447
9. AM：用于可溶液加工的大规模2D纳米片的高度各向异性和透明导电配位聚合物的尺寸控制
目前，控制导电配位聚合物的尺寸是一个关键的科学兴趣。近日，韩国科学技术研究院Kahyun Hur，Min-Seok Kim，高丽大学Yun-Mo Sung提出了氯化铜硫脲（CuCl-TU）配位聚合物的基于溶液的尺寸控制策略，其能够形成厘米级的2D纳米片以用作透明电极。
本文要点：
1）尽管CuCl-TU聚合物的带隙很宽(4.33 eV)，但通过极化子介导的电子转移，2D片的电导率在室温下能够达到4。s cm-1，无有意掺杂。这导致高度各向异性的电子传导率，取决于材料的取向，高达大约103的差异。
2）此外，通过替代备选硫脲候选物，研究人员证明了有可能通过尺寸控制预先设计具有所需功能性、稳定性和孔隙率的CuCl-TU结构。
这些发现为设计下一代可以在室温下工作的透明导电材料提供了蓝图，从而扩展了它们在不同领域的适用性。
Bong Lim Suh, et al, Dimensional Control of Highly Anisotropic and Transparent Conductive Coordination Polymers for Solution-Processable Large-Scale 2D Sheets, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202206980
https://doi.org/10.1002/adma.202206980
10. AM：超小金属纳米粒子在短介孔通道中的原位限制用于高效和选择性的持久电催化硝酸盐还原
电催化还原是去除NO3-和制造高价值含氮化合物的可持续方法，然而，其受到缓慢动力学、低选择性和差稳定性的严重阻碍。近日，复旦大学Wei Li报道了一种原位限制策略，构建高效的单金属/双金属基电催化剂，用于持久的NO3-还原。
本文要点：
1）通过简单的分子介导的界面组装方法，超小CuPd合金纳米粒子可以很好地分散和限制在核壳结构碳纳米管@介孔碳基底（CNTs@mesoC@CuPd）的介孔孔道中。所获得的CNTs@mesoC@CuPd显示出745.8 m2·g-1的高表面积、微小的纳米颗粒尺寸(~5.3 nm)、超薄且垂直的介孔通道(孔径约7 nm)和1D导电网络。
2）研究人员通过这种简单的方法制备了一系列单金属/双金属电催化剂，包括CNTs@mesoC@FePd、CNTs@mesoC@NiPd、CNTs@mesoC@Pd、CNTs@mesoC@Cu、CNTs@mesoC@Fe和CNTs@mesoC@Ni。CNTs@mesoC@CuPd催化剂在100 mg/L NO3--N电解质中显示出近100%的NO3-转化效率、98%的N2选择性和超过30天的令人印象深刻的稳定性。此外，在200 mg/L的NO3--N电解液中，最大去除能力可达到30000 mg N/gCuPd。
3）原位DEMS和同位素标记实验清楚地揭示了用于电催化NO3-还原的双金属和单金属催化剂分别显示出对N2和NH3的排他性选择性，由于不同的电子结构，这可以通过DFT计算和XPS分析进一步揭示。
Hui Xu, et al, In situ Confinement of Ultrasmall Metal Nanoparticles in Short Mesochannels for Durable Electrocatalytic Nitrate Reduction with High Efficiency and Selectivity Adv. Mater., 2022
DOI: 10.1002/adma.202207522
https://doi.org/10.1002/adma.202207522
11. AM：面向透气性皮肤集成电子产品的超薄水凝胶薄膜
在个性化诊断、治疗和人机界面方面提供革命性能力的皮肤电子设备需要皮肤和电子设备之间的无缝集成。一个常见的问题是，是否可以引入一种理想的接口，将薄膜电子设备与柔软的皮肤直接连接起来，使皮肤能够自由呼吸，集成在皮肤上的电子设备能够稳定工作。近日，清华大学Xiaomin Xu开发了一种低过敏性超薄水凝胶界面，允许薄膜设备在皮肤上长期粘附超过一周，而不会限制皮肤的自然运动，导致皮肤刺激或加速设备性能退化。
本文要点：
1）研究人员提出了一种简单的制造方法，可生产厚度低至7 μm、可伸缩性大于100 cm2的水凝胶薄膜。所得超薄水凝胶膜显示出组合的特征，包括高水蒸气渗透性、极高的机械顺应性、高透光率和生物相容性。
2）这种水凝胶界面具有几微米到几十微米的厚度，确保了与皮肤花纹、折痕和凹痕的一致性，允许变形以补偿应力并避免皮肤自然运动过程中的破裂。高水蒸气透过率(WVTR)和良好的皮肤-水凝胶水交换保证了在与电子设备耦合时不受干扰的经表皮水分损失和皮肤的自由呼吸。
3）研究人员证明了通过超薄水凝胶界面将多种类型的有机薄膜器件，即有机场效应晶体管(OFETs)、有机电化学晶体管(OECTs)和有机光伏(OPV)与皮肤集成的可行性。
这项工作提供了一种简易的解决方案，以无缝的方式将薄膜电子设备与软皮连接起来，并将促进皮集成电子设备的普遍适用性。
Simin Cheng, et al, Ultrathin Hydrogel Films toward Breathable Skin-Integrated Electronics, Adv. Mater., 2022
DOI: 10.1002/adma.202206793
https://doi.org/10.1002/adma.202206793
