顶刊日报丨陈邦林、刘生忠、陈义旺、陈宝梁、巩金龙、王双印等成果速递20210819

纳米人

2021-08-21

1. Acc. Chem. Res.综述：孔工程制备高性能金属有机骨架材料

获得高性能的功能材料一直是科学家和工程师的长期目标，可以极大地促进科学技术的发展，从而造福于社会。作为著名的多孔材料，金属有机骨架（Metal−Organic Frameworks，MOF）是由分子构造块通过强配位键连接而成的晶体开放骨架，为存储和捕获客体分子提供了孔隙空间。在孔隙率方面，MOF的表现优于传统的多孔材料，包括沸石和活性炭，具有异常的孔隙率，内表面积高达每克样品数千平方米，周期性孔径从亚纳米到纳米不等。目前，人们已经合成了大量MOFs，在储存气体燃料到分离难处理的工业气体混合物，传感物理和化学刺激，以及传输质子进行传导等潜在应用。与传统的多孔材料相比，MOFs具有优异的孔调节能力和孔工程内部改性能力，是探索高性能功能材料的优秀平台。不同几何形状的刚性构筑单元和多支化有机连接物的合理组合使MOFs具有不同的孔结构，从球形到圆柱形、狭缝和管状结构，它们在不同方向上相互隔离或相互连接，可以优化用于大容量储气。基于MOF化学中的等网格原理和积木方法，多孔材料的孔径调整可以精确地进行，使其适用于工业上重要的气体分离。此外，MOFs中的大孔洞很容易被不同功能客体所包覆，从而形成了具有多种功能的新型MOFs复合材料。

鉴于此，德克萨斯大学圣安东尼奥分校陈邦林，福建师范大学张章静研究员重点综述了课题组自2016年以来在通过孔工程实现高性能MOF材料方面的研究进展。

本文要点：

1）研究团队已经能够调整和优化孔结构，固定特定的功能位点，并将客体物种加入到目标MOF材料中，从而用于储氢、甲烷储存、轻烃净化和质子传导，特别是用于各种工业上重要的气体分离，包括乙炔脱除和乙烯和丙烯的净化。通过设计赋予MOF多种功能的孔隙率和孔化学，为相应的应用场景定制高性能MOFs材料。MOF材料由于其结构的独特性（孔隙率和功能性）可以促进质子载体的加入，已被用于开发清洁能源汽车的质子交换膜燃料电池（PEMFC）的质子导电。

2）目前，MOF材料在工业上的进一步实际应用还需要解决一些问题，如长期耐久性、材料成本、加工性能、成型或造粒、机械稳定性、大规模部署、运行稳定性等。尽管如此，一些MOF材料仍有望用于工业应用仍是可望的，特别是通过MOF/聚合物复合材料。经过几代MOF的发展，化学家们已经能够精确地控制和设计多孔材料中的孔隙空间和化学成分。高性能MOF材料在不同的应用场景中已经取得了很大的进步，孔工程对MOF设计的影响远远超出了人们的想象。

Rui-Biao Lin, Zhangjing Zhang, Banglin Chen, Achieving High Performance Metal−Organic Framework Materials through Pore Engineering, Acc. Chem. Res., 2021

DOI: 10.1021/acs.accounts.1c00328

https://doi.org/10.1021/acs.accounts.1c00328

2. Acc. Chem. Res.综述：硫化物基全固态电池规模化的问题与进展

全固态电池（ASSBs）被认为是下一代储能概念，其具有更高的安全性和潜在的高能量密度。具有高离子导电性的固体电解质（SEs）是ASSBs研究的基石。在各种类型的SEs中，包括基于氧化物、硫化物、聚合物及其杂化的SEs，硫化物基SEs由于其特殊的室温离子导电性而引起了人们的关注，甚至可以与液体电解质的导电性相媲美。此外，硫化物良好的变形性使其适合于降低颗粒间的界面电阻，从而消除了高温烧结的需要。尽管如此，硫化物基ASSB技术仍处于研究阶段。这源于SEs在各个方面的复杂挑战：在空气中的稳定性较差，在基于溶液的电极制造中围绕浆料溶剂和聚合物粘结剂的组合问题，由于固体颗粒接触而产生的高界面电阻，以及电极制造和电池组装方面的可扩展性有限等。

近日，韩国首尔大学Jang Wook Choi，Kookheon Char，韩国建国大学Ki Jae Kim回顾了硫化物基ASSBs最近的研究发展。

本文要点：

1）在提高硫化物SEs的空气稳定性方面，基于硬−软酸−碱（HSAB）理论的金属−硫键强化已经取得了最显著的效果，但由此带来的能量密度损失和负极界面稳定性的削弱仍有待解决。

2）作者随后总结了克服因使用硫化物而产生的关键问题的新型电极制造技术。湿化学涂层工艺可以利用继承自更成熟的锂离子电池（LIB）技术和设施。然而，与浆料溶剂、SE和粘结剂之间的极性不匹配有关的两难问题仍需要注意。这些问题的最新解决方案包括探索各种新兴概念，如电极制造过程中的极性切换，通过精确嫁接进行极性调节，以及通过SE溶液渗透电极空隙。此外，使用带有纤维粘结剂的干膜的过程也引起了人们的兴趣，其降低了制造成本，保护了环境，并提高了体积能量密度。

3）作者最后对电池组装和操作的优化进行了综述。特别地，在制造步骤和电池操作期间，普遍采用对每个单电池施加外压，以实现高电池性能。通过将加压效应与界面稳定性和颗粒间的强健接触联系起来，研究了其加压效应。

Jieun Lee, et al, Issues and Advances in Scaling up Sulfide-Based All-Solid-State Batteries, Acc. Chem. Res., 2021

DOI: 10.1021/acs.accounts.1c00333

https://doi.org/10.1021/acs.accounts.1c00333

3. Nature Commun.：多隔室介孔有机硅中的双金属纳米颗粒用于高效顺序加氢

负载型金属催化剂是多相催化剂的核心。多金属纳米颗粒（NPs）在单个载体上的空间隔离是目前负载型金属催化剂设计的前沿，这类催化剂可以实现多步反应的高效级联反应。其显著优点是缩短了反应中间体的扩散距离，实现了不同金属纳米粒子之间的协同催化，从而提高了反应效率和可调的选择性。理想的负载型多金属级联催化剂应具有以下特点：i）能够在空间上紧密地隔离不同的金属纳米粒子；ii）具有短的纳米通道来连接不同的金属纳米粒子，从而保证它们之间的有效分子传输；iii）能够实现正协同催化。

鉴于此，山西大学杨恒权教授，吉林大学王润伟教授报道了开发了一种新的多隔室介孔有机二氧化硅（MCMOS），可以在空间上将不同的金属NPs紧密地隔离在一起，从而构建高效的级联催化剂。

本文要点：

1）MCMOS材料在外表面有凹槽，在内部有纳米腔，因此能够将Ru和Pd NP分别定位在凹槽和纳米腔中，这两个纳米腔通过纳米孔在短至10 nm的距离尺度上连接在一起。

2）所开发的催化剂在硝基芳烃连续加氢合成环己胺方面表现出显著的催化效率，这是其他更知名的单/双金属催化剂所无法实现的。

3）研究人员观察到，在纳米尺度上，氢从催化非活性金属向相邻催化活性金属的溢出加速了级联反应每一步的加氢速率。这一氢溢出机制被认为是提高催化效率的关键。

这种多室结构设计和加氢机理的揭示为设计高效的级联催化剂提供了指导。

Zou, H., Dai, J., Suo, J. et al. Dual metal nanoparticles within multicompartmentalized mesoporous organosilicas for efficient sequential hydrogenation. Nat Commun 12, 4968 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-25226-x

https://doi.org/10.1038/s41467-021-25226-x

4. Angew：通过钝化合理控制表面缺陷用于高效无机钙钛矿太阳能电池

无机金属卤化物钙钛矿太阳能电池（PSCs）有望实现高效率和优异的热稳定性。然而，陷阱引起的严重非辐射电荷复合会导致光电压损失，从而限制了PSCs的功率转换效率（PCE）接近Shockley−Queisser (S-Q)极限。近日，陕西师范大学向万春研究员，田庆文，中科院大连化物所刘生忠研究员报道了研究了无机CsPbI_3-xBr_x钙钛矿薄膜上的表面缺陷，并使用生物相容性材料组胺（HA，2-(1H-imidazol-4-yl)ethanamine）选择性钝化了钙钛矿薄膜表面的关键缺陷—带正电荷的V_l。

本文要点：

1）研究发现，HA中的咪唑环通过Lewis酸碱反应优先与V_l发生强相互作用，而-NH₂基团通过形成氢键与相邻卤化物发生相互作用，加强了HA分子在钙钛矿表面的吸附。这种协同效应显著减少了Pb²⁺配位不足和Pt团簇的数量。所形成的HA不会在钙钛矿之上构建2D层。表面钝化减少了器件内表面陷阱态数，并延长了电荷寿命。同时，随着HA钝化，钙钛矿层的能带边缘向正方向移动，有利于界面空穴的转移。

2）结果表明，经HA钝化的PSCs的V_OC和FF得到了显著提高，在100 mW cm^-2光照下，PCE达到20.8%，是迄今为止，所报道的所有类型的全无机金属卤化物钙钛矿型太阳能电池中最高的PCE。

该策略提供了一种合理的设计方案，可以有效钝化全无机钙钛矿，从而获得高效的钝化效果。

Xiaojing Gu, et al, Rational Surface-Defect Control via Designed Passivation for High Efficiency Inorganic Perovskite Solar Cells, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202109724

https://doi.org/10.1002/anie.202109724

5. Angew：Pt调节的用于生物质转化的Ni(OH)₂的氧化还原性能及5-羟甲基糠醛吸附动力学

氢氧化镍（Ni(OH)₂）是一种用于催化5-羟甲基糠醛氧化反应（HMFOR）很有应用前景的电催化剂，脱氢中间体Ni(OH)O物种是HMFOR的催化活性中心，其积累形成NiOOH。为了促进活性中间体的生成，前人的工作已经证明了结构设计，掺杂效应和电解液优化的合理性。通过构建复合催化剂可以提高催化性能，优化材料的界面和本体性能。

基于此，湖南大学王双印教授，王燕勇，邹雨芹报道了提出了一种由均匀负载在Ni(OH)₂表面的Pt纳米颗粒组成的集成电极，作为HMFOR的高效电催化剂。

本文要点：

1）研究人员以乙二醇(EG)为原料，通过水热反应合成Pt负载量为20 wt.%的Ni(OH)₂和Pt/Ni(OH)₂（电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）证实Pt的精确含量为11.88 wt.%）。TEM图像显示，Ni(OH)₂和Pt/Ni(OH)₂具有典型的二维纳米片状结构，同时，Pt纳米颗粒均匀地负载在Ni(OH)₂上。

2）研究发现，在Pt/Ni(OH)₂中，由于Pt的诱导，Ni(OH)O的生成速度加快，这得到了Operando方法证实，归因于Ni(OH)₂脱氢能的降低。此外，优化后的HMF吸附方式所产生的较低的吸附能也显著提高了HMFOR性能。

3）实验结果显示，得益于Pt对Ni(OH)₂的积极效应，Pt/Ni(OH)₂电极上的HMFOR电流密度是Ni(OH)₂电极上的8.2倍。此外，这一策略也可以推广到其他典型的Ni基材料，如Ni(HCO₃)₂和NiO。

研究工作突出了Pt在HMFOR反应中辅助作用的潜力，并从异质结构的角度为提高Ni基催化剂的催化性能提供了指导。

Bo Zhou, et al, Pt-modulated Redox Property and HMF Adsorption Kinetics of Ni(OH)2 for Biomass Upgrading, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202109211

https://doi.org/10.1002/anie.202109211 

6. Angew：葡萄糖驱动的可激活型纳米酶用于克服pH和H₂O₂的限制以治疗糖尿病感染

具有类过氧化物酶活性的纳米酶能够催化H₂O₂以生成·OH，因此其在化学动力学治疗领域中具有广阔的应用前景。大多数纳米酶的活性往往是在酸性溶液中达到最优。然而，，生理系统的pH值往往都超过7.0(在慢性伤口中甚至是8.0)，并且其中的H₂O₂水平也并不充足。长沙理工大学卿志和副教授和湖南大学杨荣华教授构建了一种具有靶向能力的可激活型纳米酶，其在生理条件下可同时克服pH和H₂O₂的限制。

本文要点：

1）实验将核酸适配体功能化的纳米酶、葡萄糖氧化酶和透明质酸相结合，构建了一种可激活的纳米胶囊APGH，并证明其可被感染创面细菌所分泌的透明质酸酶激活。

2）研究表明，纳米酶可通过适配体识别作用与细菌结合，而葡萄糖氧化酶则可以降低局部pH，并同时补充H₂O₂，进而可在细菌表面原位生成·OH。实验也在体外和糖尿病创面模型中对该纳米胶囊的活性转换和增强的抗菌作用进行了验证。综上所述，这一研究所开发的直接调控局部微环境的策略对于促进纳米酶的生物学应用具有重要的意义。

Lifang Chen. et al. A Glucose-Powered Activatable Nanozyme Breaking pH and H₂O₂ Limitations for Treating Diabetic Infections. Angewandte Chemie International Edition. 2021

DOI: 10.1002/anie.202107712

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202107712

7. AM：一种3D临时磁化软机器人结构用于增强能量收集

功能材料在电子、机器人和能源等广泛领域提供了巨大的潜力。磁性材料是一种极具吸引力的候选材料，可以使多功能器件同时具有传感和驱动能力。然而，当前的磁性器件，特别是那些具有复杂运动模式的器件，严重依赖于具有复杂、不均匀磁化分布的永久磁化材料。近日，北京大学张海霞教授，韩梦迪报道了通过利用机械引导的、可批量生产的压缩屈曲过程，开发出一种基于临时磁化材料的磁控3D机器人结构。

本文要点：

1）通过优化聚(二甲基硅氧烷)（PDMS）和钕铁硼（NdFeB）微粒的混合比例，可以制备出具有所需力学性能的二维PDMS–NdFeB（PNC）薄膜。通过激光图案化和压缩屈曲工艺，可以将二维PNC薄膜构建成不同尺度的机械引导定制设计的各种3D机器人结构。这些结构可以在外加磁铁的精确控制下实现磁控运动(局部变形、单向倾斜和全方位旋转)。与能量收集器的进一步集成显示了增强多方向能量收集的良好应用前景。

2）所精心设计的3D压电结构为高效的能量转换提供了可靠的途径，是运动传感的有源传感器。这种非接触工作方式大大降低了3D压电结构的机械损伤，在稳定性、可控性和适应复杂环境下的长期工作方面显示出了令人信服的优势。此外，在无步进、精确角度调节的辅助下，组装式3D台式太阳跟踪系统具有仿生功能，便于随着光入射角的变化进行动态能量采集。

这些复杂的3D临时磁化软体机器人结构为增强能量收集、多模式生物传感、个性化治疗和人机交互提供了一种有吸引力的策略。

Liming Miao, et al, 3D Temporary-Magnetized Soft Robotic Structures for Enhanced Energy Harvesting, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202102691

https://doi.org/10.1002/adma.202102691

8. AFM: 单原子氧还原催化剂微环境工程的最新进展

氧还原反应（ORR）是现代社会可持续能源供应和化学品生产的重要过程。单原子催化剂 (SAC) 在最大原子效率、高 ORR 活性和稳定性方面表现出巨大潜力，使其成为寻求下一代催化剂的有吸引力的候选人。尽管在构建单原子活性位点（SAAS）方面做出了大量努力，但所得催化剂的性能仍然不尽如人意。幸运的是，SACs的微环境调控为ORR活性和选择性的提高提供了机会。近年来，出现了许多通用的制备SACs和进一步调整单原子位点微环境用于高效氧还原的方法。

有鉴于此，南昌大学陈义旺教授和袁凯教授等人，综述了单原子催化剂微环境工程用于氧还原活性和选择性调控的新进展。

本文要点：

1）首先展示了 N 配位 SAAS 上的 ORR 作用机理、电化学评估和 SAAS 的表征。此外，系统总结了调节 SAC 微环境的最新进展，特别是详细介绍了提高SACs固有4e^-/2e^- ORR活性和选择性的微环境调控策略。理论计算和尖端表征技术相结合，以从根本上理解合成-构造-性能的相关性。此外，还全面概述了构建 SAAS 和调整其微环境的技术，以获得性能优异的 SAC。最后，通过对 SAC 和微环境工程所面临的挑战进行了展望，指出ORR SACs和其他类似催化剂的未来发展方向。

2）SACs在异相催化领域取得了巨大的进展。理论上，SACs在表面上暴露的所有金属原子，可以达到100％的原子利用效率，具有降低贵金属催化材料成本的巨大潜力。SACs还具有均匀分布的活性位点，结合了均相和异相催化剂的优点。对于ORR，独特的微环境在提高活性，选择性和稳定性方面发挥着决定性作用。此外，由于孤立原子和宿主的强结合作用，宿主的结构和电子性质也可由锚定的单个原子改变。因此，微环境的合理调节为设计非贵金属ORR SACs提供了机会。

3）准确控制单原子位点的负载和微环境以及评估单原子位点的内在活性仍然存在挑战。未来的研究方向包括：（a）SAAS负载和微环境的精准控制，高温处理是制备高效 ORR SAC 最常用的方法，但也是一个高能耗的过程，尤其是材料成分不可预测。（b）SACs ORR 的电化学评价（c）确定ORR活性位点结构，大多数碳基SAC通常呈现多种类型的成分，包括杂原子配位金属、杂原子掺杂碳、碳空位或边缘位点，因此，对于真正的活性位点仍然存在争议。（d）SAC 上 ORR 的实际过程，ORR 是许多能源相关设备的核心，涉及多步电子转移过程和复杂的含氧中间体。（e）SAC 的更广泛应用，除ORR外，SACs还代表其他电化学转化，包括电催化(如析氢反应、CO₂还原反应、氮还原反应)、热催化(如糠醛加氢、费托反应)、有机催化(如Suzuki-Miyaura 反应)、光(电)催化、甚至是酶催化。

Longbin Li et al. Recent Developments of Microenvironment Engineering of Single-Atom Catalysts for Oxygen Reduction toward Desired Activity and Selectivity. Advanced Functional Materials, 2021.

DOI: 10.1002/adfm.202103857

https://doi.org/10.1002/adfm.202103857

9. AFM：利用富氰基石墨氮化碳同时调节能带结构和氧还原途径以实现高效光催化合成H₂O₂

通过光催化来绿色合成过氧化氢（H₂O₂）已经引起了人们广泛的关注，但目前大多数光催化剂存在电荷重组快和2e^-氧还原反应（ORR）选择性差的问题。近日，浙江大学陈宝梁教授报道了通过氯化钠辅助煅烧双氰胺制备了一种新型的富氰石墨氮化碳g-C₃N₄复合光催化剂（Cv@g-C₃N₄）。

本文要点：

1）将商用NaCl颗粒作为硬模板，为来自双氰胺（DCDA）的g-C₃N₄的生长提供大的比表面积。煅烧后用水洗去NaCl，得到xCv@g-C₃N₄ (x = 3，5，10，其中x代表NaCl与DCDA的质量比)。Cv@g-C₃N₄呈现出蜂窝状多孔3D结构，具有超薄孔壁（约2–5 nm），而原始g-C₃N₄则保持平滑的2D表面。

2）所获得的Cv@g-C₃N₄光催化剂显示出出色的H₂O₂合成活性（在λ ≥ 420 nm下为7.01 mm h^-1，在模拟太阳光条件下为16.05 mm h^-1）和对2e^- ORR的93%选择性，远高于现有的光催化剂。

3）研究发现，具有Na掺杂剂和氰基的多孔g-C₃N₄同时优化了光催化2e^- ORR的两个限速步骤:光活性和选择性。氰基可以调节g-C₃N₄的能带结构，以实现高活性。同时，它们也作为氧吸附位点，其中局部电荷极化促进O₂吸附和质子化。而在Na⁺离子辅助下，O₂被还原产生更多的超氧自由基作为H₂O₂合成的中间产物。

该工作为同时调节光催化活性和2e^- ORR选择性以提高H₂O₂产量提供了一种简便的方法，并为g-C₃N₄在环境修复和能源供应中的实际应用铺平了道路。

Lei Chen, et al, Simultaneously Tuning Band Structure and Oxygen Reduction Pathway toward High-Efficient Photocatalytic Hydrogen Peroxide Production Using Cyano-Rich Graphitic Carbon Nitride, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202105731

https://doi.org/10.1002/adfm.202105731

10. AFM: Pt-Cu相互作用诱导单Pt位点的构建用于光催化中同步电子捕获和转移

多相光催化已被认为是解决能源危机和环境污染最具经济效益的方法之一，在析氢、二氧化碳转化、水污染处理和有机光合成等领域显示出巨大的潜力。然而，反应效率仍远远低于实际实施的要求。一般来说，载流子分离和随后的电子转移到反应位点的“能量泵送”过程被认为是光催化效率的速率决定步骤。因此，为了克服效率低的问题，抑制电子-空穴复合速率是不可避免的。最近，单原子位点催化剂 (SACs) 已成为光催化领域的新前沿，因为它可以提供孤立、均匀和丰富的活性位点，通过建立有效的电子传递通道来促进电荷分离和转移。然而，金属原子的表面能较大，容易引起原子的迁移和团聚，导致SACs的制备和维持原子分散位点的困难。

有鉴于此，天津大学巩金龙教授、南开大学展思辉教授和河北工业大学王鹏飞等人，报道了一种含有丰富铜掺杂剂的单晶胞ZnIn₂S₄ (ZIS)纳米片，作为合适的载体来实现单原子Pt催化剂(Pt₁/Cu - ZIS)，从而揭示了金属单原子与金属掺杂剂在原子水平上的相互作用。

本文要点：

1）报告了一种用于稳定单原子的金属掺杂策略，可以很好地解决电荷分离和转移的瓶颈。为了证明这一概念，将富含Pt单原子的Cu掺杂ZIS(表示为Pt₁/ Cu-ZIS)作为模型材料进行研究。

2）实验结果和密度泛函理论计算突出了 Cu 掺杂 ZIS 中单个 Pt 原子的独特稳定效应（Pt-Cu 相互作用），而在原始 ZIS 中观察到明显的 Pt 簇。具体来说，Pt-Cu相互作用提供了除表面3个S位外的额外配位，诱导了更高的扩散势垒，并使单个原子在表面上更稳定。

3）除了稳定 Pt 单原子外，Pt-Cu 相互作用还可以作为将电子从 Cu 陷阱态转移到 Pt 活性位点的有效通道，从而提高电荷分离和转移效率。结果表明，Pt₁/ Cu-ZIS表现出极好的活性，光催化析氢速率为5.02 mmol g⁻¹ h⁻¹，比原始 ZIS 高近 49 倍。

Lina Su et al. Pt–Cu Interaction Induced Construction of Single Pt Sites for Synchronous Electron Capture and Transfer in Photocatalysis. Advanced Functional Materials, 2021.

DOI: 10.1002/adfm.202104343

https://doi.org/10.1002/adfm.202104343

11. AFM：一种肌肉启发的具有各向异性和低温耐受性的MXene导电水凝胶用于可穿戴柔性传感器和阵列

导电水凝胶作为柔性电子器件，不仅具有独特的吸引力，而且满足了机械柔性和智能传感的基本需求。然而，如何赋予传统均相导电水凝胶和柔性传感器各向异性和宽的应用温度范围仍然是一个挑战。鉴于此，吉林大学林权教授，Chun Shen，Yue Zhao报道了通过定向冷冻法，成功制备出一种各向异性的MXene导电水凝胶，其灵感来自肌肉的有序结构。

本文要点：

1）研究人员将导电材料Ti₃AlC₂前驱体加工成MXene纳米片状，然后将生物相容性聚合物（聚乙烯醇，PVA）与ZnSO₄溶液混合。采用定向冻结法制备具有有序内取向结构的水凝胶，然后进行反复冻融过程，简称PMZn。为了进一步扩大导电水凝胶的工作条件，如高温失水和冰点以下冻结，将PMZn浸泡在二元溶剂中进行溶剂置换，得到PMZn-GL。

2）得益于MXene导电水凝胶的各向异性，其机械性能和电导率在特定方向均得到增强。通过溶剂替代，PMZn-GL水凝胶具有−36至25 °C的宽耐温范围。因此，这种肌肉启发的PMZn-GL水凝胶具有各向异性和耐低温性，可以作为可穿戴的柔性传感器。

3）传感信号通过无线技术进一步以图像的形式显示在手机上，图像会随着采集到的信号发生变化，实现运动检测。此外，多个柔性传感器还组装成3D传感器阵列，用于检测力或应变的大小和空间分布。

所开发的具有有序取向和各向异性的MXene导电水凝胶是一种极有应用前途的柔性传感器，在人机界面兼容和医学监测方面具有广阔的应用前景。

Yubin Feng, et al, Muscle-Inspired MXene Conductive Hydrogels with Anisotropy and Low-Temperature Tolerance for Wearable Flexible Sensors and Arrays, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202105264

https://doi.org/10.1002/adfm.202105264

12. AFM：Co₃O₄-SrCO₃ 渗透复合空穴传输材料用于倒置钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池 (PSC) 由于其高效和低成本的制造，将对光伏产业产生深远的影响。作为高效 PSC 的关键组成部分，空穴传输层 (HTL) 可以选择性地从钙钛矿吸收体收集光生载流子，并防止界面处的电荷复合。然而，主流的有机HTL通常需要多步合成和吸湿性掺杂剂，这极大地限制了PSC的实际应用。华东理工大学Hua Gui Yang和Shuang Yang等人提出了一种由窄带隙氧化物（例如 Co₃O₄、NiO、CuO、Fe₂O₃ 和 MnO₂）和宽带隙 SrCO₃含氧盐组成的自组织渗透结构，作为PSC的有效HTL。

本文要点：

1）双相的渗透提供了纳米级的空穴传输路径和优化的界面能带排列，与单相 HTL 相比，能够显著改善电荷收集能力。因此，基于 Co₃O₄-SrCO₃ 的器件的功率转换效率可达 21.84%，明显高于基于 SrCO₃ 的器件的 8.08%和基于Co₃O₄ 的器件的15.47%的性能，没有明显的滞后现象。该工作通过使用渗透材料在 PSC 中进行有效的电荷传输和收集，可适用于广泛的光电薄膜器件。

Ge, B., et al, Self-Organized Co₃O₄-SrCO₃ Percolative Composites Enabling Nanosized Hole Transport Pathways for Perovskite Solar Cells. Adv. Funct. Mater. 2021, 2106121. https://doi.org/10.1002/adfm.202106121