摘要：近年来电阻式应变/压力传感器在运动行为监测、人类健康诊断和人机交互等领域展现了不可替代的作用,因而刺激了人们对其需求的急剧增长.材料和结构设计对电阻式应变/压力传感器的性能有着不可忽视的影响,而生物质碳(BDCs)具有丰富的来源、多样的结构和令人满意的导电性等优良特性,被认为是制造电阻式应变/压力传感器的优异候选材料之一.本综述介绍了BDCs材料在电阻式应变/压力传感器领域的最新进展及其目前面临的主要挑战.首先,系统地概述和讨论了已报道的电阻式应变/压力传感器的分类方法、评价标准和传感机制.其次,总结了具有不同宏观结构(包括一维、二维和三维结构)的BDCs材料的制备及其在电阻式应变/压力传感器领域的最新应用进展.详细分析了具有不同宏观结构的BDCs材料在电阻应变/压力传感器领域的各自应用优势,并讨论了不同宏观结构与器件综合传感性能之间的关系.最后,提出了基于BDCs材料的电阻式应变/压力传感器的未来前景和主要挑战,及其未来发展的研究方向.

摘要：溴基液流电池(Br-FBs)具有能量密度高、成本低的优势,在分布式储能领域具有良好的应用前景.但其功率密度和寿命受限于溴电对反应活性较低、溴扩散导致电池自放电等问题.为此,作者利用具有吸附效应和空间限域效应的类层状多孔氮化碳纳米片(PCNS)来修饰碳毡电极(CF-PCNS),用于溴基液流电池正极材料.PCNS具有较大的比表面积和丰富的含氮基团,可以将溴吸附在其层间的孔中.同时,基于溴与含氮基团之间的强相互作用和层状多孔结构的空间限域效应,捕获的溴物种限制于PCNS层间,从而有效抑制了溴的扩散.此外,PCNS的强溴吸附能力显著提高了CF-PCNS的电化学活性.因此,以CF-PCNS为正极组装的锌溴流电池(ZBFB)可以在160 m A cm^(-2)下稳定循环500圈,库伦效率可达99.22%,且循环后容量保持率高达99.95%.此外,基于CF-PCNS优异的固溴的能力,无络合剂的ZBFB得以实现,且显示出优异的性能.因此,该工作为高性能和长寿命的Br-FBs用正极材料的设计提供了一种新的思路.

摘要：开发钙钛矿叠层太阳电池是一种可以突破单结太阳电池Shockley-Queisser极限的光伏技术.令人鼓舞的是,所有钙钛矿叠层器件,包括钙钛矿/硅、钙钛矿/钙钛矿、钙钛矿/铜铟镓硒和钙钛矿/有机叠层电池,都表现出比相应单结太阳电池更高的效率,显示出巨大的进一步突破的潜力.在叠层器件中,电荷传输材料是钙钛矿子电池的重要组成部分,它直接决定了器件的电荷传输和能量损失.一般来说,高导电性和透光性、良好的能级和化学稳定性是电荷传输材料叠层应用的关键.迄今为止,导电金属氧化物、有机分子、聚合物、富勒烯、自组装材料等各种电荷传输材料已被广泛应用于高效叠层电池.在本文中,我们首先总结了不同类型钙钛矿叠层电池的电荷传输材料的最新进展,详细讨论了材料的电学和光学性质及其对器件性能的影响.在此基础上,我们提出了叠层电池中电荷传输材料进一步发展所面临的挑战和展望.本综述将为不同钙钛矿叠层太阳电池的器件设计提供有效指导.

摘要：Electrochemical CO2 reduction to chemicals or fuels presents one of the most promising strategies for managing the global carbon balance, which yet poses a significant challenge due to lack of efficient and durable electrocatalyst as well as the understanding of the CO2 reduction reaction(CO2RR) *** from the large surface area, high electrical conductivity, and tunable structure, carbon-based metal-free materials(CMs) have been extensively studied as cost-effective electrocatalysts for *** development of CMs with low cost, high activity and durability for CO2RR has been considered as one of the most active and competitive directions in electrochemistry and material *** this review article,some up-to-date strategies in improving the CO2RR performance on CMs are ***, the approaches to optimize the adsorption of CO2RR intermediates, such as tuning the physical and electronic structure are introduced, which can enhance the electrocatalytic activity of CMs ***, some design strategies are proposed to prepare CMs with high activity and selectivity for CO2RR.

摘要：水系锌基电池在商业化储能设备中的应用潜力巨大,但锌负极在高面容量下较差的循环稳定性限制了其进一步发展.该文提出了一种用于水系锌基电池的平顶金字塔形耦合电极结构.得益于其微观及宏观的3D结构,该电极能够有效增加锌沉积位点,调整锌沉积形貌,优化电池中电场和电解液流场分布,还可以为锌提供必要的沉积空间.此外,通过利用"尖端效应",这种正负极耦合交错使用的电极结构可以将锌枝晶的位置精确地控制在金字塔尖端,有效降低了电池短路的风险.使用这种电极组装的锌碘液流电池可在40 mA cm-2的高电流密度下实现240 m Ah cm-2的超高面容量,并能以160 m Ah cm-2的高面容量稳定循环300次以上.该电极结构设计为解决锌负极高面容量的问题提供了一个有效对策,对高能量密度、长寿命水系锌基电池的发展起到推动作用.

摘要：微型超级电容器是一种新型的、柔性化、易集成、可穿戴便携的电化学储能器件,但提高电极材料和器件的性能仍面临着巨大的挑战.本文成功首次制备出一种二维磷钼酸复合介孔聚吡咯/石墨烯纳米片,具有超薄、比表面积大、孔道结构发达、导电性好、赝电容高的特点.然后,在十指交叉形状的掩模版协助下,采用交替沉积的方法 ,一步制备出电化学剥离石墨烯和磷钼酸复合介孔聚吡咯/石墨烯纳米片三明治层状结构、高致密、高导电的复合薄膜图案化电极.该复合薄膜图案化电极应用于全固态平面微型电容器,表现出显著提高的面电容(115 mF cm^(-2))和体电容(137 F cm^(-3)),以及优异的机械柔性和可串/并联直接集成的特征.总之,本文通过对石墨烯基二维材料的合理设计和微型超级电容器的高效组装实现了器件性能的极大提高,为发展新一代的微型储能器件提供了一定的科学依据.

摘要：新型催化方法的研究有助于实现二氧化碳和甲烷等小分子资源的高效利用,从而优化目前的碳循环工艺.二氧化碳和甲烷分子具有较高的键能,所以它们均为最稳定的分子之一.在过去十年,如何实现二氧化碳和甲烷分子的活化一直是世界难题.传统热催化通常使用化石燃料作为能源进行小分子活化,不仅效率低,同时会伴随着大量的二氧化碳生成.最近几年,一系列具有应用前景的催化方法逐步被研究验证.本文不仅系统性地介绍了光/热耦合电催化在二氧化碳和甲烷等小分子催化转化中的应用,而且对新型光/热耦合电催化剂的设计合成进行了展望.

摘要：有机活性电对液流电池(有机液流电池)由于材料来源广泛、成本低及性能易控等优点得到广泛关注;但是,目前报道的有机电对稳定性较差,绝大部分有机液流电池仅能在氮气或氩气气氛下运行,给电池的应用带来了严峻的挑战.基于此,本文设计开发出一种在空气中稳定的双酚类正极(3,3′,5,5′-四(二甲胺基甲基)联苯二酚(TABP)).该电对可通过一步法合成,且具有溶解度高(>1.5 mol L^(-1))和电位高(0.91 V vs. SHE)的特点.设计中采用联苯二酚取代了传统对苯二酚结构,其联苯的共轭结构可以大大提高其在空气中的稳定性.此外,四取代结构有效抑制了迈克尔加成副反应,进一步提高了电化学稳定性.采用该电对作为正极,硅钨酸作为负极,组装的硅钨酸/TABP液流电池在空气中连续循环900次而容量无明显衰减,这是迄今为止所报道的在空气中最稳定的有机液流电池.此外,该电池在60 m A cm^(-2)的电流密度下能量效率达到85%,容量可达47 Ah L^(-1).该工作为有机液流电池研究开发提供重要的指导作用.

摘要：金属-有机骨架(MOF)膜在低能耗化工分离领域具有广阔应用前景.其关键在于膜的微结构设计,所面临重要挑战有:(1)如何降低膜层厚度以极大减小传质阻力;(2)如何调控膜的孔道取向以优化分子选择性传输;(3)如何强化晶界结构以最大程度减少缺陷流,进而实现高渗透率和高分离选择性.本文利用原位界面组装策略制备ZIF-L膜.通过调变配体浓度,可将膜层完全限制在载体孔隙内,形成高度取向的膜-载体互锁型复合微结构,膜表观厚度为零,充分满足了上述设计原则.ZIF-L膜的气体测试结果显示,其H_(2)/CO_(2)分离因子超过200,H_(2)渗透率达4000 GPU以上,性能位于工业应用目标区域(H_(2)渗透率>1000 GPU,H_(2)/CO_(2)分离因子>60),为迄今H_(2)/CO_(2)分离性能最优的ZIF-L膜.再者,这种具有膜-载体互锁型复合微结构的ZIF-L膜,展现出良好的机械稳定性.以硅橡胶垫反复刮擦膜表面,不会造成选择性下降.这为MOF膜的微结构设计提供了重要方向.

摘要：亚纳米线(SNWs)具有类高分子的性质,可以像高分子一样进行加工,而且其组成和结构易于调控,具有丰富的功能.合理设计多组分异质结构SNWs可以进一步提高其功能性,然而目前合成这种SNWs仍然面临着巨大的挑战.本文合成了Bi_(2)O_(3)-多酸异质结构SNWs(PMB SNWs),并制备了超顺排的PMB SNWs薄膜(S-PMB SNWs薄膜),该薄膜可以作为中间层,有效抑制多硫化锂(LPSs)的穿梭,从本质上促进LPSs氧化还原转化动力学,并对锂阳极起到保护作用.以S-PMB SNWs膜作为中间层的锂硫(Li-S)电池在850次循环中表现出超低的容量衰减率,每循环一圈只衰减0.013%.本研究证明了这种异质结构的SNWs具有改善锂硫电池性能的潜力.