1.納米技術(shù)在動(dòng)力電池材料發(fā)展中的作用
　　（The role of nanotechnology in the development of battery materials for electric vehicles） 　　學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都在大力發(fā)展電池，以滿足電動(dòng)汽車的需求。在設(shè)計(jì)、制備電極材料的過程中，基于納米技術(shù)的方法已經(jīng)在提高能量密度和功率密度、循環(huán)穩(wěn)定性和安全性方面表現(xiàn)出很多優(yōu)勢(shì)。最近，美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Khalil Amine等人綜述了應(yīng)用于混合電動(dòng)汽車的商業(yè)化和接近商業(yè)化的納米結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)他們討論了滿足遠(yuǎn)程電動(dòng)汽車需求的材料的發(fā)展。（Nature Nanotechnology DOI：10.1038/NNANO.2010.207）

　　2.光催化氫碘酸產(chǎn)氫
　　（Photocatalytic hydrogen generation from hydriodic acid using methylammonium lead iodide in dynamic equilibrium with aqueous solution） 　　太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的鹵化氫分解產(chǎn)氫是一個(gè)重要且發(fā)展迅速的研究方向。除了氫氣，產(chǎn)生的化學(xué)品(X2/X3−)，本身也是一種重要的產(chǎn)品。Park等人報(bào)導(dǎo)了一種性價(jià)比高且容易規(guī)模化的方法，利用MAPbI3（methylammonium lead iodide）光電催化碘化氫（HI）分解。考慮到MAPbI3是一種水溶的離子化合物，Park探索了飽和水系溶液中MAPbI3的沉淀和分解動(dòng)態(tài)平衡。水系溶液中I-和H+濃度是四方MAPbI3相穩(wěn)定的關(guān)鍵參數(shù)。他們演示了可見光照下穩(wěn)定和高效的產(chǎn)氫。當(dāng)使用Pt作為助催化劑時(shí)，太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的HI分解效率是0.81%。（Nature Energy DOI: 10.1038/NENERGY.2016.185）

　　3.氧空位提高M(jìn)oO3-x贗電容
　　（Oxygen vacancies enhance pseudocapacitive charge storage properties of MoO3−x） 　　電容儲(chǔ)能具有超快充電和大功率的優(yōu)點(diǎn)，成為很有吸引力的一種電池替代品。電化學(xué)電容器的一個(gè)局限是其等能量密度，因此，贗電容材料利用法拉第反應(yīng)來存儲(chǔ)電荷引起了廣大研究者的興趣。其中一種贗電容材料是正交晶系的MoO3（α-MoO3），一種層狀化合物，它具有高理論鋰電容量（279 mA h g−1 or 1,005 C g−1）。最近，加州大學(xué)洛杉磯分校的Bruce Dunn及其合作者報(bào)導(dǎo)了還原的α-MoO3-x（R-MoO3-x）的贗電容性能，并對(duì)比了完全氧化的α-MoO3（F-MoO3）。氧空位的引入引起了更大的層間距，帶來了更快的充電動(dòng)力學(xué)，并使α-MoO3結(jié)構(gòu)能在鋰離子插入和脫出過程中更加穩(wěn)定。R-MoO3-x更高的比電容歸結(jié)于大量Mo4+的可逆形成。這一研究強(qiáng)調(diào)了在過渡金屬氧化物中引入氧空位時(shí)電位的重要性，并可以拓展到其它氧化還原活性材料。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4810）

　　4.非Pt族金屬催化劑的活性目標(biāo)
　　（Activity targets for nanostructured platinum-group-metal-free catalysts in hydroxide exchange membrane fuel cells） 　　燃料電池是零排放汽車動(dòng)力電源，具有燃油汽車的很多優(yōu)點(diǎn)：低預(yù)付成本、遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)力和快速補(bǔ)充燃料。為了使燃料電池汽車成為現(xiàn)實(shí)，美國(guó)能源部（DOE）已經(jīng)設(shè)立了燃料電池系統(tǒng)未了成本目標(biāo)——每千瓦30美元，去除幾個(gè)主要?jiǎng)恿ο到y(tǒng)部分（一個(gè)基本但完全的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)成為接近3000美元）相當(dāng)于每輛車2400美元。目前為止，燃料電池電動(dòng)車的絕大多數(shù)研究已經(jīng)聚焦在質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFCs），因?yàn)檫@些系統(tǒng)需要最高的功率密度。最近，一種替代技術(shù)，氫氧化物交換膜燃料電池（HEMFCs）引起了研究者的注意，因?yàn)樗恍枰狿t族貴金屬作為催化劑，具有內(nèi)在的長(zhǎng)期成本優(yōu)勢(shì)。Yan等人綜述了PEMFCs的成本狀況和HEMFCs的優(yōu)勢(shì)。他們特別討論了HEMFCs所需的催化劑發(fā)展，并且設(shè)定了達(dá)到與目前PEMFCs性能相當(dāng)?shù)幕钚阅繕?biāo)。要到這些目標(biāo)，需要認(rèn)真地優(yōu)化納米結(jié)構(gòu)來壓縮高比表面積到很小的容積，同時(shí)保持高面積表面活性和有效的孔傳輸性質(zhì)。（Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/NNANO.2016.265）

　　5.高靈敏石墨烯-聚合物納米復(fù)合材料傳感器
　　（Sensitive electromechanical sensors using viscoelastic graphene-polymer nanocomposite） 　　盡管納米復(fù)合材料具有廣泛的應(yīng)用，但是將石墨烯嵌入高粘彈性的聚合物母體并沒有很好的研究。Boland等人將石墨烯加入到一種輕微交聯(lián)的有機(jī)硅聚合物，類似于橡皮泥，從根本上改變了這種聚合物的電化學(xué)性質(zhì)。得到的納米復(fù)合材料表現(xiàn)出非同尋常的電化學(xué)行為，例如電阻變形后期短暫的消失和電阻率隨應(yīng)變非單調(diào)變化。這些現(xiàn)象均與低粘度聚合物母體中納米片的運(yùn)動(dòng)。他們還建立量化模型來描述電化學(xué)性能。這些納米復(fù)合材料能夠作為高靈敏度（>500）的電化學(xué)傳感器，來測(cè)量脈搏和血壓，甚至一只小蜘蛛腳步的影響。（Science DOI: 10.1126/science.aag2879）

　　6.利用納米材料設(shè)計(jì)開發(fā)可擴(kuò)展的人工光合作用技術(shù)
　　（Developing a scalable artificial photosynthesis technology through nanomaterials by design） 　　人工光合系統(tǒng)可以直接利用陽(yáng)光產(chǎn)生燃料，由此可以提供可擴(kuò)展的能量存儲(chǔ)方法和用于高能量密度燃料的碳中和產(chǎn)品的技術(shù)。目前人們正在探索各種設(shè)計(jì)以產(chǎn)生可行的人工光合系統(tǒng)和最先進(jìn)的基于半導(dǎo)體光電極的技術(shù)系統(tǒng)。Lewis討論了一種最早提出于十年前的結(jié)構(gòu)構(gòu)思，結(jié)合了具有柔性聚合物膜的半導(dǎo)體微絲陣列。他重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了能夠生產(chǎn)完全實(shí)用型太陽(yáng)能燃料發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包含利用納米技術(shù)在所有器件制造層級(jí)上的進(jìn)展，并包括已發(fā)現(xiàn)的用于燃料形成的地球上豐富的電催化劑和用于穩(wěn)定光吸收劑的材料。他認(rèn)為這對(duì)于實(shí)現(xiàn)人工光合系統(tǒng)所面臨的其他科學(xué)和工程挑戰(zhàn)，也是安全、可靠、高效和可擴(kuò)展的。（Nature Nanotechnology DOI: 10.1038/NNANO.2016.194）

　　7.拓?fù)浣Y(jié)晶絕緣體的棱階邊緣處的自旋極化中間帶隙狀態(tài)
　　（Robust spin-polarized midgap states at step edges of topological crystalline insulators） 　　拓?fù)浣Y(jié)晶絕緣體屬于晶體對(duì)稱性導(dǎo)致的具有手性自旋紋理的拓?fù)浔Ｗo(hù)面狀態(tài)的材料，這使其成為自旋電子學(xué)應(yīng)用的潛在候選材料。Sessi等人利用掃描隧道譜揭示了在三維拓?fù)浣Y(jié)晶絕緣體（Pb，Sn）Se的奇原子表面棱階邊緣處的一維（1D）中間帶隙狀態(tài)的存在。最小Toy模型和逼真的緊束縛計(jì)算確定了它們?yōu)檫B接兩個(gè)狄拉克點(diǎn)的自旋極化平帶。這一重要原因提供了具有固有穩(wěn)定性的一維中間帶隙狀態(tài)并保護(hù)它們免受后向散射。（Science DOI: 10.1126/science.aah6233）

　　8.基于溶液的半導(dǎo)體聚合物膜的電摻雜
　　（Solution-based electrical doping of semiconducting polymer films over a limited depth） 　　基于溶液的電摻雜方案可以使機(jī)電子器件的設(shè)計(jì)有更大的通用性；然而，已有的證明顯示，要控制有機(jī)半導(dǎo)體中摻雜劑的擴(kuò)散和穩(wěn)定性仍具有挑戰(zhàn)性。Kolesov等人提出了一種基于溶液的方法，用于供電子共軛有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的p型電摻雜及其與受體在有限深度下的衰減常數(shù)為 10-20 nm 的摻雜，即通過后置處理在硝基甲烷中浸入多金屬氧酸鹽溶液（磷鉬酸，PMA）。PMA 摻雜的膜顯示出增強(qiáng)的導(dǎo)電性和功函數(shù)，降低了在加工溶劑中的溶解性，并改善了空氣中的光氧化穩(wěn)定性。該方法適用于在光伏和場(chǎng)效應(yīng)管中使用的各種有機(jī)半導(dǎo)體。在用于膜成形的溶液中混入含胺聚合物，體異質(zhì)結(jié)聚合物膜有限深度上的 PMA 摻雜使得能夠在室溫下加工處理的單層有機(jī)光伏器件具有高達(dá) 5.9±0.2％ 的功率轉(zhuǎn)換效率，以及在 60℃ 下可持續(xù)至少 280 小時(shí)的穩(wěn)定性能。（Nature Materials DOI: 10.1038/NMAT4818）
本文由新材料在線（微信號(hào):xincailiaozaixian）授權(quán)轉(zhuǎn)載，其他媒體如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)聯(lián)系新材料在線小編（微信號(hào):13510323202）