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石墨炔(Graphdiyne, GDY)是一種由炔鍵（sp雜化碳）和苯環(huán)（sp²雜化碳）鏈接而成的新型的單原子厚度的碳同素異形體，其特殊的sp和sp²雜化帶來的表面電荷分布不均勻性引發(fā)了許多奇特的性質(zhì)，引起了科學(xué)界和工業(yè)界的極大興趣?；谑驳目煽厣L(zhǎng)可以獲得不同形貌的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，如納米線、納米管陣列、納米片和有序條紋陣列等。石墨炔在能源、催化、光電轉(zhuǎn)換、生命科學(xué)及微電子學(xué)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)研究表現(xiàn)出巨大的潛力。

中科院化學(xué)所李玉良院士團(tuán)隊(duì)首先介紹了石墨炔的基本性質(zhì)，然后介紹了石墨炔基納米結(jié)構(gòu)制備的最新進(jìn)展及其應(yīng)用，以及相應(yīng)的機(jī)理，并對(duì)未來的關(guān)鍵展望進(jìn)行了討論。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201803101

異質(zhì)結(jié)構(gòu)由于具有快速的電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)特性，對(duì)先進(jìn)的儲(chǔ)能器件具有很大的吸引力，有利于提高儲(chǔ)能材料的倍率性能。然而，如何合理、簡(jiǎn)便地構(gòu)造出電化學(xué)性能良好的異質(zhì)結(jié)構(gòu)仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

澳大利亞伍倫貢大學(xué)郭再萍團(tuán)隊(duì)及江蘇師范大學(xué)王慶紅團(tuán)隊(duì)以金屬有機(jī)骨架為前驅(qū)體，成功制備了嵌在氮摻雜碳框架中的超精細(xì)CoO/Co₃S₄異質(zhì)結(jié)納米顆粒(CoO/Co₃S₄@N‐C)。作為鈉離子電池的負(fù)極材料，CoO/Co₃S₄@N‐C電極展現(xiàn)出較高的比容量(100 mA g^?1時(shí)為1029.5 mA h g^?1)和優(yōu)異的倍率性能(5 A g^?1時(shí)為428.0 mA h g^?1)，這可能得益于電極材料良好的導(dǎo)電性、快速的Na⁺傳輸性能和穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)。密度泛函理論計(jì)算進(jìn)一步證實(shí)了所構(gòu)建的異質(zhì)結(jié)構(gòu)促進(jìn)了電荷傳輸動(dòng)力學(xué)性能。這項(xiàng)工作為構(gòu)建高性能金屬離子電池的金屬氧化物/硫化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)提供了一種可行的方法。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201901925

鋰(Li)空氣電池因其超高的能量密度而成為極具發(fā)展前景的電化學(xué)儲(chǔ)能器件。然而，由于鋰空氣電池容量衰減嚴(yán)重，速率性能較差，實(shí)現(xiàn)鋰空氣電池的實(shí)際應(yīng)用仍然具有一定的挑戰(zhàn)性，電解質(zhì)是電池衰竭的主要原因。在這篇綜述中，作者關(guān)注的是可充電鋰空氣電池電解質(zhì)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

北京理工大學(xué)陳人杰團(tuán)隊(duì)對(duì)所開發(fā)的電解質(zhì)的反應(yīng)機(jī)理、內(nèi)部組成、不穩(wěn)定性因素、選擇標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)思路等進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)，來尋求滿足電池要求的制備電解質(zhì)的合理方法。尤其是離子液體和固態(tài)電解質(zhì)在控制高能量密度和安全性方面表現(xiàn)出了一定潛力。作者希望本綜述能對(duì)鋰空氣電池電解質(zhì)的選擇提供指導(dǎo)，并促進(jìn)電解質(zhì)優(yōu)化的進(jìn)一步研究。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201903459

氧空位(OV)是過渡金屬氧化物(TM)的固有缺陷，其存在對(duì)氧化物的物理化學(xué)性質(zhì)有重要影響。金屬氧化物廣泛應(yīng)用于鋰離子電池(LIB)陰極中，對(duì)氧空位在鋰離子電池陰極中的作用還缺乏深入的認(rèn)識(shí)。

蔚山國(guó)家科學(xué)技術(shù)研究院（UNIST）的Jaephil Cho團(tuán)隊(duì)報(bào)告了單晶鋰離子電池正極材料中氧空位在非平衡充放電狀態(tài)下的行為。作者發(fā)現(xiàn)單晶中的微裂紋演化是因?yàn)镺Vs和TM‐離子連續(xù)遷移導(dǎo)致氧空位在特定晶向上聚集。此外，了解OVs在金屬氧化物中存在和擴(kuò)散的影響，有助于闡明LIBs中大多數(shù)容量衰減的機(jī)制，并為新的電化學(xué)應(yīng)用提供新的見解。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201904469

中科院過程所王丹團(tuán)隊(duì)通過連續(xù)模板法（STA）合成了具有規(guī)整結(jié)構(gòu)的中空多殼結(jié)構(gòu)（HoMS）的TiO 2-x，可以充當(dāng)硫載體材料。基于三層殼狀TiO2?x HoMSs的硫陰極的比容量為903mAh g?1，在0.5 C時(shí)容量保持率為79%，庫(kù)侖效率在循環(huán)1000次以上達(dá)到97.5%。作者將優(yōu)異的電化學(xué)性能歸功于完整的三層外殼結(jié)構(gòu)，結(jié)合了物理化學(xué)吸附、電荷傳遞路徑短和機(jī)械強(qiáng)度好的特點(diǎn)，具有更好的空間約束和綜合導(dǎo)電性。

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201903295