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Mater. Today Energy能源、催化和光电器件综述合集

Mater. Today Energy能源、催化和光电器件综述合集

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1. 电荷转移配合物及其在光电器件中的应用

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经过几十年对有机光电子学的深入研究,有机发光器件(OLEDs)等多种类型的光电器件已经实现商业化,有机光电器件的性能也有了很大的提高。与此同时,科学家们对器件物理性质的认识也越来越深入,电荷转移(CT)态在这些器件中的重要作用也越来越被广泛辨识。CT态是在供体(D)和受体(A)分子之间的CT相互作用下形成的。当CT的范围足够大时,CT态被称为电荷转移复合物(CTCs)。根据其形成机理,CTCs可分为基态电荷转移复合物(GSCs)和激发态电荷转移复合物(exciplexes)。GSCs的新颖光电特性,包括其异常高的导电率、长波长光子吸收、电荷产生等,已被广泛应用于各种光电器件中。另一方面,激发态CTCs的研究主要集中在exciplexes发射和CT吸收上。最近的实验证据加深了研究者们对CT状态的理解,并开发了它们的新应用。由于CTCs在不同有机器件中的应用系统性有限,本综述旨在通过简要概述CTC的新应用以及将CTC特性与器件性能相关联来填补这一空白。

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文献链接:

https://doi.org/10.1016/j.mtener.2021.100644

 

2. 基于压电材料的柔性纳米发电机

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随着人工智能(AI)和物联网(IoT)技术的迅速发展,基于可穿戴电子设备的研究引起了人们的广泛关注。可穿戴电子设备具有灵活、质量轻、安全可靠和灵敏度高等显著优点,因此基于压电材料的柔性纳米发电机可以作为这些可穿戴电子产品的人体健康监测传感器和生物力学能量收割器。考虑到这一点,作者在此提供了基于压电材料的柔性纳米发电机的最新发展进度报告。本文介绍了压电与晶体学的内在联系,提出了为了实现发电机输出性能的提高,必须优化材料和结构的观点。然后作者回顾和讨论,以及总结了基于压电材料的柔性纳米发电机的发展过程。同时作者还简要概述了基于压电材料的柔性纳米发电机在人类健康/运动监测和生物能量收集方面的应用。根据目前的研究进展,作者概述和讨论了面临的主要挑战和发展前景。通过这篇综述,作者希望阐明压电材料的设计策略,并对未来压电材料、压电器件和压电技术的发展方向有所启示。

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文献链接:

https://doi.org/10.1016/j.mtener.2021.100690

 

3. 水系有机液流电池的有机电解质

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人类社会日益增长的能源需求促进了可再生能源的开发利用,而可再生能源的间歇性和波动性要求实现高性能、高性价比储能技术的应用。水系有机液流电池(AOFB)是一种容量和功率解耦的新型系统,它以有机氧化还原活性组分为储能组分,易于规模化,是一种很有前途的低成本储能方案。有机电解质是由地球丰富的分子组成的,其电化学性质,包括电位、水溶性和化学稳定性,可以通过面向功能的分子工程来调节。本文综述了近年来用于AOFBs的阴阳离子分子和正离子分子的研究进展,以及在分子设计和修饰方面的潜在策略。同时作者也讨论了有助于有机电解质发展的计算方法。最后,作者做了一个简短的结论,提出了面临的挑战,并给出了设计先进的AOFBs有机电解质的未来方向

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文献链接:

https://doi.org/10.1016/j.mtener.2020.100634

 

4. 水系锌电池锰基材料的反应机理及优化策略

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水系二次电池被认为是实现固定式储能系统要求的最有希望的替代者。近年来,水系可充电锌电池(ARZBs)因其具有成本低、材料丰富、较大的能量密度和环境友好等优点而受到广泛关注。电池储能的基本进展在很大程度上取决于电极材料。本文综述了近年来ARZBs的研究进展,系统地介绍了锰基ARZBs材料的反应机理、电化学性能及面临的挑战。同时,讨论了ARZBs不同纳米结构、形貌和成分的高性能锰基材料的优化策略。本文结合对锰基电极的回顾和展望,对发展新型水系锌电池具有一定的指导意义。

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文献链接:

https://doi.org/10.1016/j.mtener.2020.100626

 

5. LSPR半导体纳米晶的能量靶向应用研究进展

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半导体纳米晶(NCs)表现出局域表面等离子体共振(LSPRs),近年来已成为生物医学应用(光热疗法、增强药物传递、成像诊断等)、催化、化学和生物传感器、能量产生、转换和存储等领域的有效工具。与传统的LSPR材料(贵金属)相反,半导体LSPR NCs可以实现LSPRs从可见光到近红外区(NIR)以及进一步到中红外的宽范围波长可调谐。这导致了这些NCs在各种应用中的采用,其中红外特性的有效调谐与生物治疗窗口和组织衰减曲线、太阳光谱、电信窗口、废热光谱区域等有关同时本综述详细地展望了近红外和中红外波段LSPR调谐的机理,介绍了在各种能源领域实现LSPR NCs的最新成果,如通过光伏和蒸汽发电收集太阳能,有效利用和储存能源的装置,分解水即析氢,阐明了上述过程的本质。迄今为止,据作者对LSPR半导体NCs的制备、性能和应用的评论所知,它们在能量转换、存储和相关主题中的适用性尚未得到总结。

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文献链接:

https://doi.org/10.1016/j.mtener.2020.100629

 

6. 共价有机骨架作为发光材料的最新进展

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作为一类新兴的晶体材料,共价有机骨架(COFs)以其重量轻、孔结构高度有序等优点引起了人们的广泛关注。与一维(1D)共轭聚合物相比,共轭COFs能够在二维甚至三维(2D/3D)方向上扩展共轭,是一种很有前途的发光材料。香港城大诗人科学家张其春教授从光致发光COFs的机理、设计策略、应用等方面综述了近年来COFs的研究进展。最新的发展(特别是2019年到现在)将突出显示。此外,本文还对COFs作为发光材料进行了综述和展望,旨在为COFs的发展提供一些指导。

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文献链接:

https://doi.org/10.1016/j.mtener.2020.100635

 

7. 热电用于穿戴电子的现状和未来

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电池由于其充电周期长、周期性退化和需要定期更换等缺点,基于可穿戴的、非侵入式的个性化实时健康监测传感器和低功耗电子设备迫切需要替代电源。通过Seebeck效应从人体散发出的热量中获取热能,是开发柔性热电发电机的有效途径之一,可为可穿戴设备提供持续的电力供应。这篇综述主要对二维碲烯热电发电的理论、性能、制造和未来发展步骤进行了综述,旨在为如何将二维碲烯集成到实用、耐用的可穿戴发电机中提供见解。文献调查表明,二维碲烯纳米材料具有特殊的热电性能,热电优值(ZT)高达2.9,并具有与制备工艺相关的热电性能和良好的电接触。二维碲烯具有环境稳定性高,抗应变性高(36 %),弯曲条件下的杨氏模量为27 GPa,因此是一种非常适合可穿戴应用的优良材料。未来的研究重点应放在发展基于碲烯的热电理论计算方法及其制造工艺上,以发展证明热电器件的概念。作者希望这篇综述是基于二维碲烯的可穿戴热电领域的开创性工作,用于实时监测个性化的健康状况。

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文献链接:

https://doi.org/10.1016/j.mtener.2020.100625

 

8. 高熵合金催化剂的合成、应用及展望

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近年来,高熵合金(HEAs)以其独特的微观结构、优异的热稳定性和对各种反应的催化活性,在电/热催化清洁能源转化领域的发展和应用引起了人们极大的兴趣。近年来,HEAs的合成及其催化应用受到了广泛的关注。探索新的HEAs在清洁能源转化等领域的应用具有重要的意义和紧迫性。本文综述了近年来HEAs的合成方法和催化应用。讨论了四种合成HEAs的新方法,包括碳热冲击法、快速移动床热解法、电击法和理论预测法。重要的是,本文强调了计算辅助方法的重要性,例如DFT计算、高通量和机器学习,以发现和设计HEAs此外,该综述还重点介绍了HEAs在催化清洁能源转化反应领域的应用,包括析氢、析氧、氧还原、二氧化碳还原和氨分解。此外,还从实验和理论两个方面对HEAs的应用前景和前景进行了深入的探讨。

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文献链接:

https://doi.org/10.1016/j.mtener.2021.100638

 

9. 水系多价电池中的层状正极材料

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水系多价金属离子电池(AMMIBs)以其安全性高、成本低、多电子转移等独特的特性,在可穿戴器件、轻便电子产品和电动汽车等领域得到了广泛的应用。层状结构材料由于其可调谐的层间距和具有容纳其他客体离子或分子的能力,被认为是AMMIBs的一种很有前途的电极材料。然而,活性材料的溶解、结构的不稳定、电导率低和电化学性能差等问题严重阻碍了其大规模应用。本综述强调了旨在解决层状结构阴极材料所面临的这些问题的各种策略。首先简要介绍了AMMIBs的基本特性和层状结构材料面临的挑战。随后,从阴极的形貌、结构和电解质等方面详细阐述了几种有效的策略,为高性能AMMIBs的设计和优化提供了进一步的见解。最后,作者简要总结了上述策略的优缺点,重点介绍了该领域可能的研究方向。

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文献链接:

https://doi.org/10.1016/j.mtener.2020.100595

 

10. 燃料电池中的Pt纳米催化剂

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铂(Pt)被广泛应用于质子交换膜燃料电池(PEMFCs)中,它可以有效地将燃料的化学能(例如:氢能)转化为电化学上的电能。然而,PEMFCs在商业上受到Pt昂贵的成本和低催化活性的限制,使得它们无法得到更广泛的应用。将Pt与其他金属进行合金化,被认为是突破商业限制的有效方法之一。因此,降低Pt的消耗,促进Pt基催化剂的活性和稳定性至关重要。为了达到最终的目标,目前已经制备出了可调谐各种尺寸、形貌、成分和晶面的Pt基纳米结构。在Pt基纳米结构的合成方法中,非水系溶液比水系溶液具有更高的沸点,并能促进具有高还原势垒和高熔点金属元素的合金化Pt,这种方法已被证明是合成高性能催化剂的潜在选择之一。在此,本综述概述了非水系溶液合成Pt基纳米结构的最新研究进展,重点介绍了工艺-结构关系。最后,作者展望了Pt基燃料电池催化剂的发展前景。

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文献链接:

https://doi.org/10.1016/j.mtener.2020.100616

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