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1. （Nano Letters）由單個(gè)碳納米管和MoS₂異質(zhì)結(jié)構(gòu)的可重構(gòu)隧道晶體管

一維(1D)-二維(2D)混合維范德華（vdW）異質(zhì)結(jié)構(gòu)，它是通過(guò)堆疊單個(gè)半導(dǎo)體碳納米管(CNT)和2D MoS₂有效制造的。CNT-MoS₂異質(zhì)結(jié)構(gòu)顯示出特定的可重構(gòu)電傳輸行為，可以通過(guò)柵極電壓設(shè)置為nn結(jié)、pn二極管和帶間隧道(BTBT)晶體管。傳輸特性，尤其是BTBT，可歸因于來(lái)自MoS₂的電子轉(zhuǎn)移通過(guò)理想的vdW界面和CNT的1D性質(zhì)將其轉(zhuǎn)化為CNT。通過(guò)從豐富的低維納米材料庫(kù)中制造1D-2D異質(zhì)結(jié)構(gòu)，這一進(jìn)展為隧道晶體管提供了一種新的解決方案。此外，可重構(gòu)功能和納米級(jí)結(jié)表明CNT-MoS₂異質(zhì)結(jié)構(gòu)有望在未來(lái)的納米電子學(xué)和納米光電子學(xué)中應(yīng)用。

2. （ACS Applied Nano Materials）用于長(zhǎng)壽命儲(chǔ)鋰和產(chǎn)氫的少層 MoS2納米片/碳納米管復(fù)合膜

由于良好分散的少層 MoS₂納米片和優(yōu)異的導(dǎo)電性碳納米管，這些最先進(jìn)的薄膜不僅提供短的離子擴(kuò)散距離和快速的電子傳輸路徑，而且還提供豐富的活性位點(diǎn)和最大化的反應(yīng)界面。另一方面，這些獨(dú)立的薄膜能夠直接用作電極而無(wú)需添加劑，從而使干凈的界面具有降低的電荷轉(zhuǎn)移電阻。該薄膜具有優(yōu)異的倍率容量和超長(zhǎng)循環(huán)能力，可在8000次循環(huán)中具有低衰減率。實(shí)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果都表明，與大量對(duì)應(yīng)物和其他MoS₂相比，該薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異的HER活性。該研究證明，將超薄2D納米材料摻入分層3D載體中可以顯著提高電化學(xué)性能，從而為層狀納米材料在儲(chǔ)能和催化方面的實(shí)際應(yīng)用提供了可行的策略。3. （Journal of Energy Chemistry）直接洞察雙功能雜原子摻雜石墨烯介體對(duì)耐用鋰硫電池的親硫親鋰設(shè)計(jì)

石墨烯是一種以sp2鍵結(jié)的碳原子有序排列成二維(2D)六方結(jié)構(gòu)的材料，由于其獨(dú)特的性質(zhì)，目前在基礎(chǔ)研究和實(shí)際應(yīng)用中都展現(xiàn)出了誘人的潛力。石墨烯的高載流子遷移率和優(yōu)異的熱/電導(dǎo)率使其成為極好的候選材料。此外，其輕量化的特性幾乎不會(huì)影響電化學(xué)器件的能量密度。對(duì)于本征石墨烯而言，其零帶隙性質(zhì)和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性會(huì)阻礙其在儲(chǔ)能領(lǐng)域的電化學(xué)性能。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在雜原子摻雜和/或共介質(zhì)設(shè)計(jì)過(guò)程中，人們花費(fèi)了大量的精力來(lái)確定石墨烯的費(fèi)米能級(jí)和化學(xué)活性。除了單一型摻雜（B、N、P 或 S 摻雜），摻入共摻雜雜原子（例如，B/N 共摻雜、N/S共摻雜）被證明是實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵具有協(xié)同優(yōu)勢(shì)的石墨烯改性。

陰性側(cè)的改性，受益于強(qiáng) LiPS吸附行為和促進(jìn)SRR動(dòng)力學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，有效減輕了穿梭效應(yīng)。由此組裝的基于BNG@PP的Li-S電池可提供386.9 mAh g^-1的可逆容量，在2.0 C下700次循環(huán)后，每循環(huán)0.078%的低衰減率。即使在5.6mgcm^-2 的高硫負(fù)載和低E/S比~5 μL mg ^-1下，仍然可以實(shí)現(xiàn)5.4mAh cm ^-2的高面積容量。在陽(yáng)極側(cè)，受豐富的親鋰位點(diǎn)和通過(guò)導(dǎo)電BNG層分散的電場(chǎng)的啟發(fā)，實(shí)現(xiàn)了具有顯著抑制枝晶生長(zhǎng)的均勻鋰分布。因此，Li|D-BNG-PP|Li對(duì)稱電池在900小時(shí)內(nèi)呈現(xiàn)出小的極化波動(dòng)，在5.0 mA cm^-2 /5.0 mAh cm^-2下穩(wěn)定的過(guò)電位值為74.5 mV. 利用BNG改性隔膜的親硫親石特性，不僅提高了多硫化物轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)，緩解了穿梭效應(yīng)，而且使鋰沉積均勻，抑制了樹(shù)枝晶的生長(zhǎng)。理論計(jì)算結(jié)合電動(dòng)力學(xué)測(cè)試和操作拉曼分析進(jìn)一步闡明了BNG在分子水平上的有利的硫和鋰電化學(xué)。這項(xiàng)工作為通過(guò)石墨烯材料的可控合成來(lái)解決Li-S電池的基本挑戰(zhàn)提供了直接的洞見(jiàn)。

4. （Advanced Materials）通過(guò)嵌入卓越的基于石墨烯的熱調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)新一代壓電傳感器

級(jí)聯(lián)壓電換能器（CPET）作為能量轉(zhuǎn)換場(chǎng)景的關(guān)鍵部件，因其在超聲手術(shù)刀、聲懸浮和聲納中的多功能應(yīng)用而受到廣泛關(guān)注。CPET通常包含兩個(gè)內(nèi)核單元：鋯鈦酸鉛壓電陶瓷(Pb(Zr_xTi_{1? x} )O₃,PZT)是壓電能量轉(zhuǎn)換（機(jī)械能和電能相互轉(zhuǎn)換）的核心單元；熱管理單元（主要使用金屬）用于實(shí)現(xiàn)內(nèi)部散熱和運(yùn)行性能或能量轉(zhuǎn)換效率調(diào)制。遺憾的是，現(xiàn)有的器件結(jié)構(gòu)面臨著明顯的瓶頸，例如電聲能量轉(zhuǎn)換效率較差（由于PZT與金屬之間的阻抗匹配較差）和金屬（如硬鋁）的散熱效率不足。此外，壓電效應(yīng)僅在居里溫度(Tc)以下存在，當(dāng)自熱引起的溫升大于Tc時(shí)，壓電陶瓷將失去壓電性能。當(dāng)溫度超過(guò)Tc (PZT的Tc≈300℃)的一半以上時(shí)，PZT的使用壽命會(huì)嚴(yán)重降低。因此，迫切需要引入全新的熱管理材料和設(shè)計(jì)新原理的器件，以顯著提高器件性能。

5. （Advanced Functional Materials）具有 Co 單原子和納米顆粒的雙相碳作為可充電鋅空氣電池的雙功能氧電催化劑

由于其能量密度大、安全性高、成本低和環(huán)境友好，可充電鋅空氣電池（ZABs）最近受到了廣泛關(guān)注。放電/充電過(guò)程中的電化學(xué)氧還原/析出反應(yīng) (ORR/OER) 是可充電ZAB的組成部分。ORR/OER動(dòng)力學(xué)極其緩慢，導(dǎo)致動(dòng)力學(xué)損失較大，因此輸出性能不可接受。為了顯著提高性能，需要高效的催化劑來(lái)加速這些反應(yīng)。Pt基材料有利于ORR，而Ir和Ru基材料是OER最有效的電催化劑。然而，這些貴金屬催化劑存在稀缺、成本高和耐久性差的問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)低成本、高性能、耐用的雙功能ORR/OER電催化劑對(duì)于促進(jìn)可充電ZAB的商業(yè)應(yīng)用具有重要意義。

研究團(tuán)隊(duì)提出了一種由雙相碳納米結(jié)構(gòu)組成的混合催化劑，試圖解決可充電ZAB中ORR和OER活性部分不相容的困境。作為概念證明，單原子Co活性位點(diǎn)支撐在CNT上用于ORR，納米尺寸的Co活性部分封裝在ZIF衍生的碳多面體中用于OER，通過(guò)導(dǎo)電CNT橋集成在一起，作為雙相氧電催化劑。所獲得的雙相催化劑具有分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)、獨(dú)立的單原子和納米級(jí)催化相以及碳納米管導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果，它在10 mA cm^–2的OER電位之間顯示出0.74 V的小過(guò)電位差和 ORR 半波電位。當(dāng)用于組裝ZAB時(shí)，它顯示出172 mW cm^–2的最大功率密度，大于 Pt/C (120 mW cm^–2 ) 和 Pt/C+Ir/C (86 mW cm^–2 ) 的功率密度。更重要的是，雙相碳基ZAB具有0.51 V的小充放電電位差，71.88%的高能量效率，以及良好的恒電流充放電循環(huán)耐久性，100次循環(huán)后的小電位差衰減為0.09 V，遠(yuǎn)優(yōu)于Pt/C+Ir/C。這項(xiàng)工作為制造高性能和堅(jiān)固的雙功能氧電催化劑提供了一種新策略。