Materials：学术编委文章精选 | MDPI 编辑荐读
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本期编辑荐读精选了发表在 Materials 期刊的 6 篇来自入选 2022 年全球高被引科学家榜单的编委成员文章，内容涵盖溶剂形态对导电聚合物电荷传输的影响、铂原子和纳米颗粒、机械化学合成、金刚石复合材料的热导率稳定性、锂硫电池的 N 掺杂 3D-CNT 网络中的受限多硫化物等。希望可以为相关领域学者提供新的思路和参考，欢迎阅读。
作者介绍
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陈立东 研究员
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中国科学院上海硅酸盐研究所
研究兴趣：新型能源与环境材料、热电转换材料与器件。
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刘攀 研究员
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上海交通大学材料科学与工程学院
研究兴趣：功能导向三维复杂结构金属材料的相变热/动力学、表/界面结构特性、设计制备及应用。
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伍晖 副教授
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清华大学材料学院
研究兴趣：能源存储材料、柔性功能材料、低维纳米材料的制备和应用、材料缺陷化学与催化。
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吴海军 教授
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西安交通大学材料科学与工程学院
研究兴趣：球差扫描透射电镜、无铅压电、热电、功能氧化物薄膜。
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夏新辉 教授
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浙江大学材料科学与工程学院
研究兴趣：电化学技术和储能、锂离子电池、锂硫材料、固态电池、超级电容器材料。
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Katsuhiko Ariga 教授
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东京大学
研究兴趣：纳米材料、表面科学、超分子化学、分子识别、自组装。
文章荐读
01
Influence of Solvent-Dependent Morphology on Molecular Doping and Charge Transport in Conductive Thiophene Polymer
溶剂依赖形态对导电噻吩聚合物分子掺杂和电荷传输的影响
Haoyu Chai et al.
https://www.mdpi.com/1616520
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溶剂的使用是影响所得薄膜形态的关键因素之一。然而，目前溶剂依赖性形态对掺杂过程和电导率的影响尚未得到充分阐明。本文比较了氯仿和氯苯处理的噻吩聚合物薄膜的形态，并研究了溶剂的选择是如何影响薄膜形态、掺杂水平、电荷传输特性，进而影响电导率的。作者发现，由氯仿滴铸的薄膜比由氯苯滴铸的薄膜结晶度更好。虽然结晶度对掺杂水平的影响可以忽略不计，但对电荷传输性能有显著影响。结果显示，氯仿处理的薄膜由于其拥有与薄膜中连续结晶域相关的高载流子迁移率，显示出高达 408 S cm-1 的更高电导率。这一发现表明，选择与分子取向密切相关的薄膜制备溶剂是优化掺杂聚合物电导率的新策略。
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原文出自 Materials 期刊
Chai, H.; Li, H.; Zhong, F.; Xu, Z.; Bai, S.; Chen, L. Influence of Solvent-Dependent Morphology on Molecular Doping and Charge Transport in Conductive Thiophene Polymer. Materials 2022, 15, 3293.
02
Platinum Atoms and Nanoparticles Embedded Porous Carbons for Hydrogen Evolution Reaction
用于析氢反应的铂原子和纳米颗粒嵌入多孔碳
Jialing Kang et al.
https://www.mdpi.com/674472
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由于对能源的需求不断增长和迫在眉睫的环境问题，氢能作为传统化石能源的替代品受到了广泛关注。铂 (Pt) 催化析氢反应 (Hydrogen Evolution Reaction, HER) 是一种很有前途的制氢技术，因其所消耗的电力可以从可再生能源中产生。为了克服 Pt 的高成本，一种有效的策略是将 Pt 纳米颗粒 (Nanoparticle, NP) 的尺寸从亚微米减小到纳米级，甚至减小到单原子水平，以便有效地相互作用水分子。在此，通过 Pt 卟啉基共轭微孔聚合物的热解制备原子分散的 Pt 和超细 Pt NPs 嵌入多孔碳。所制备的电催化剂表现出高 HER 活性，在 10 mA cm-2 时过电位低至 31 mV，在 100 mV 过电位时质量活性高达 1.3 A mgPt-1，是商业 Pt/C (0.66 A) 的两倍。这种有前途的性能可归因于原子分散的 Pt 和超细 Pt NP 的协同效应。这项工作为制备具有原子分散金属活性位点和相应金属纳米粒子的多孔碳提供了一种新策略，可被应用于各种电催化，如氧还原反应、二氧化碳还原等。
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原文出自 Materials 期刊
Kang, J.; Wang, M.; Lu, C.; Ke, C.; Liu, P.; Zhu, J.; Qiu, F.; Zhuang, X. Platinum Atoms and Nanoparticles Embedded Porous Carbons for Hydrogen Evolution Reaction. Materials 2020, 13, 1513.
03
Mechanochemical Synthesis of Pt/Nb2CTx MXene Composites for Enhanced Electrocatalytic Hydrogen Evolution
用于增强电催化析氢的 Pt/Nb2CTx MXene 复合材料的机械化学合成
Xiaoyuan Fan et al.
https://www.mdpi.com/1099552
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从水分解中生产氢气被认为是一种有前途的能量转换和储存解决方案。由于贵金属基结构是最令人满意但稀缺的催化剂，因此通过设计多相结构和开发绿色简便的合成策略来实现此类催化剂的实际应用具有重要意义。在本文中，作者研究了固定在二维过渡金属碳化物 MXene (Nb2CTx) 上的铂纳米团簇的机械化学球磨合成，作为析氢的增强催化剂。在 600 °C 退火后，在 Pt/Nb2CTx 催化剂上形成超细 Pt3Nb 纳米团簇。与其他基于 Nb2CTx 的催化剂相比，Pt/Nb2CTx-600 催化剂表现出优异的电化学 HER 活性和稳定性，具有 5 mV 和 46 mV 的超低过电位，分别达到 10 mA cm-2 和 100 mA cm-2 催化剂和商用 Pt/C 催化剂。此外，加速耐久性测试 (Accelerated Durability Test, ADT) 和长期计时电流法 (Chronoamperometry, CA) 测试也证实了其卓越的耐久性。出色的 HER 性能归因于高 Pt 分散和机械化学过程和热处理带来的更多活性位点暴露。以上结果表明，机械化学策略为电催化剂的合理设计和经济高效的生产提供了一种新方法，也为广泛领域提供了其他潜在应用。
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原文出自 Materials 期刊
Fan, X.; Du, P.; Ma, X.; Wang, R.; Ma, J.; Wang, Y.; Fan, D.; Long, Y.; Deng, B.; Huang, K.; Wu, H. Mechanochemical Synthesis of Pt/Nb2CTx MXene Composites for Enhanced Electrocatalytic Hydrogen Evolution. Materials 2021, 14, 2426.
04
Thermal Conductivity Stability of Interfacial in Situ Al4C3 Engineered Diamond/Al Composites Subjected to Thermal Cycling
界面原位 Al4C3 工程金刚石/铝复合材料经受热循环的热导率稳定性
Ning Li et al.
https://www.mdpi.com/1617534
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金刚石/铝复合材料在热循环过程中热性能的稳定性对其热管理应用至关重要。本文通过界面原位 Al4C3 工程在金刚石/铝复合材料中实现了良好结合的界面，在从 218 到 423 K 的 200 次热循环后，金刚石/铝 复合材料的热导率表现出优异的稳定性，热导率仅降低 2~5%，且主要是在前 50~100 次热循环中。热导率的降低归因于热循环后铝基体中的残余塑性应变。值得注意的是，272 μm 金刚石/铝复合材料在 200 次热循环后保持超过 700 W m−1 K−1 的热导率，远高于报道的值。离散的原位 Al4C3 相强化了金刚石/铝界面并降低了热循环过程中的热应力，这是复合材料具有高导热稳定性的原因。研究表明，金刚石/铝复合材料在电子封装应用方面显示出广阔的前景。
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原文出自 Materials 期刊
Li, N.; Hao, J.; Zhang, Y.; Wang, W.; Zhao, J.; Wu, H.; Wang, X.; Zhang, H. Thermal Conductivity Stability of Interfacial in Situ Al4C3 Engineered Diamond/Al Composites Subjected to Thermal Cycling. Materials 2022, 15, 6640.
05
Confined Polysulfides in N-Doped 3D-CNTs Network for High Performance Lithium-Sulfur Batteries
用于高性能锂硫电池的 N 掺杂 3D-CNT 网络中的受限多硫化物
Donghuang Wang et al.
https://www.mdpi.com/1314988
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提高活性材料的利用效率、抑制多硫化锂在电解液中的溶解，对于开发高性能锂硫电池至关重要。本文作者提出了一种构建三维 (3D) N 掺杂碳纳米管 (Carbon Nanotubes, CNT) 网络的新策略，以支持多硫化锂 (3D-NCNT-Li2S6) 作为高性能锂硫电池的无粘合剂正极。3D N 掺杂 CNT 网络不仅提供了导电多孔 3D 结构以促进快速离子和电子传输，而且还创造了空隙空间和多孔通道以容纳活性硫。此外，多硫化锂可以通过 Li 和 N 之间的化学键有效地限制在网络中。由于物理和化学限制对多硫化物溶解的协同作用，3D-NCNT-Li2S6 正极表现出增强的充电容量和循环具有较低极化和更快氧化还原反应动力学的稳定性。1 C 初始放电容量为 924.8 mAh g−1，循环 200 次后放电容量仍可保持 525.1 mAh g−1，优于同类产品。
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原文出自 Materials 期刊
Wang, D.; Zhou, A.; Yao, Z.; Xia, X.; Zhang, Y. Confined Polysulfides in N-Doped 3D-CNTs Network for High Performance Lithium-Sulfur Batteries. Materials 2021, 14, 6131.
06
Fullerene Nanoarchitectonics with Shape-Shifting
具有变形功能的富勒烯纳米结构
Katsuhiko Ariga and Lok Kumar Shrestha
https://www.mdpi.com/717160
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本文介绍了几个使用简单分子单元富勒烯 (C60、C70 及其衍生物) 作为富勒烯纳米结构、基于自组装结构形成和变形的例子。富勒烯分子是自组装基础科学的合适单位，因为它们是简单的零维物体，只有一种元素成分，即碳，没有任何带电或相互作用的官能团。在本文中，富勒烯分子的自组装及其变形被介绍为富勒烯纳米结构。作者首先描述了富勒烯纳米构造学的概况和背景，然后进行了各种演示，包括各种富勒烯纳米结构的制造，例如立方体上的棒、立方体中的孔、立方体中的内部通道和富勒烯微喇叭，以及超分子分化这个新概念的演示。
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原文出自 Materials 期刊
Ariga, K.; Shrestha, L.K. Fullerene Nanoarchitectonics with Shape-Shifting. Materials 2020, 13, 2280.
Materials 期刊介绍
主编：Maryam Tabrizian, McGill University, Canada
期刊发表涵盖材料科学与工程研究相关各个领域的最新研究成果，包括但不限于高分子、纳米材料、能源材料、复合材料、碳材料、多孔材料、生物材料、建筑材料、陶瓷、金属等，以及材料物理化学、催化、腐蚀、光电应用、结构分析和表征、建模等研究领域在内的学术文章。
2021 Impact Factor | 3.748 |
2021 CiteScore | 4.7 |
Time to First Decision | 15.3 Days |
Time to Publication | 38 Days |
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