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近期，Wiley旗下Advanced材料科学类三大期刊（AM、AEnM、AFM）上发表了哪些有关能源转化与存储的封面文章呢？德国慕尼黑工业大学（Technical University of Munich）Roland A. Fischer教授率领的科研团队报道了一种超级电容器电极材料。该电极材料由两部分组成：其一为带有氨基的UiO-66金属框架化合物；其二是表面羧基化的石墨烯。这两种材料经氨基与羧基缩合形成酰胺键相连。酰胺键为电子在材料间离域提供通道，有助于电荷在电极整体中快速传导，从而提升电极材料倍率性能与充放电循环稳定性。2 A/g电流密度下，电极电容达到651 F/g，远高于相同测试条件向下单一石墨烯电极展现的电容。该电极材料（正极）可与Ti3C2Tx MXene（负极）配对制备非对称超级电容器。所得器件最大能量密度73 Wh/kg，最大功率密度16 kW/kg。封面主体呈现了文章报道的非对称超级电容器结构示意图。下方为UiO2-66/石墨烯复合正极，上方为Ti3C2Tx MXene负极。中间散布的蓝色小球为Na+，红黄色小球为SO42-，都是电解液中的离子。背景隐约有绿色电池充电符号，对应电能存储应用。加拿大康考迪亚大学（Concordia University）Zhibin Ye教授课题组报道了二取代硝基苯作为碱金属离子电池有机正极材料。作者们发现邻、间、对二硝基苯都有氧化还原活性，苯环上的两个硝基均可分别经历两步阴离子化、吸引碱金属离子的过程。实验结果表明负载在微孔碳中的对二硝基苯电化学性能最优，在锂、钠、钾离子电池中电容量分别为620、573、536 mAh/g（50 mA/g）。本工作为二次电池有机电极材料开拓了新发展方向。在碧海蓝天的映衬下，一节使用对二硝基苯正极的锂离子电池正在工作。画面右下方展示了对二硝基苯与锂离子发生氧化还原反应过程时的分子结构变化，即对二硝基苯储Li+机理。东京工业大学（Tokyo Institute of Technology）Hideo Hosono教授、Masaaki Kitano教授及其同事报道了一种新型低温固氮催化剂——负载铷金属纳米颗粒的镧金属羟基氧化物（Ru/LaH3-2xOx）。相比于负载Ru的镧氧化物（Ru/La2O3），Ru/LaH3-2xOx催化固氮的起始温度降低了100 °C，为~160 °C。该优异热催化性能得益于催化剂表面H-离子的快速迁移，诱导形成具有低功函、位于催化剂表面的电子，并产生对H2毒化和NH3氮化的抗性。H-表面快速迁移过程同样能提升Ru/CeH3-2xOx催化剂的低温固氮性能。封面表现的是Ru/LaH3-2xOx催化合成氨的示意图。下方白-蓝-红相间的晶体代表LaH3-2xOx。紫色球簇为负载的Ru纳米金属颗粒。Ru颗粒旁边有放电位点，代表H-离子。N2分子经过该位点上方后转变为NH3，说明H-离子所在位置为形成氨的活性位点。整个催化剂似乎模拟成漂浮在浩瀚宇宙中的一颗星球，难道是作者们立志将他们的成果推向全宇宙？来自韩国的科研团队发表了关于钙钛矿太阳能电池空穴传导材料（HTM）在激发态下的电学性质研究成果。由于太阳能电池需要在光照下工作，因而其电极材料工作时一般处于激发态。实验结果表明，激发态HTM的跃迁偶极矩（transition dipole moment）及HTM分子层面的聚集可产生协同效应，提升太阳能电池性能。此外，调控HTM层的光学性质，使之吸收紫外线能量有助于延长钙钛矿活性材料的使用寿命。封面主体为一个太阳能电池结构示意图。本文涉及的HTM位于黄色钙钛矿晶体层与上层灰白色Ag金属层之间，负责传导钙钛矿材料光照后产生的空穴（红色小球）。下方闪电代表太阳能电池将光能转化为电能。埃及纽卡斯尔能源中心（New Castle Energy Centre）Gregory J. Wilson博士、湖北大学王贤保教授课题组及其同事综述了钙钛矿电池中无机电子传递材料的研究进展。电子传递层是太阳能电池的重要组成部分，负责将光活性材料光照后产生的电子导出到外电路。本综述总结了三种研究最为广泛的无机电子传递材料——TiO2、SnO2、ZnO，分别从材料制备以及在串联太阳能电池中的应用展开。此外，综述还讨论了电子传递过程对太阳能电池J-V滞回和长期性能稳定性的影响。画面主体有三个太阳能电池。近处电池的粉色钙钛矿层与灰色电子传导层界面被放大。放大图中可见钙钛矿晶格中有蓝白色的电子穿行，对应综述主题。![]()
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