1. Adv. Mater.: 基于浮游双金属催化剂的30 cm长碳纳米管阵列的高产率和高均匀性制备

碳纳米管作为一种具有多方面优异性质的一维碳纳米材料，在碳基集成电路、超强超韧纤维、柔性电子等高端应用中拥有巨大的应用前景。然而，此类应用对于碳纳米管的长度、取向度和缺陷浓度提出了非常严苛的要求。在各种形貌的碳纳米管中，只有遵循顶端生长模式的超长碳纳米管可以同时实现宏观长度、高取向度以及完美结构，并且能充分发挥碳纳米管本征的优异性能。然而在传统的生长方法中，超长碳纳米管的产率低下，阵列密度通常不足50根 mm^–1，因而严重限制了其应用的开发。2023年，本课题组开发了一种基底拦截导向策略（SIDS）以实现超长碳纳米管产率的显著提升。此方法克服了传统生长方法中催化剂利用率低、催化剂颗粒易聚并等方面的短板，使超长碳纳米管的阵列密度和产率提升了2-3个数量级。然而，在充分优化生长条件的前提下，SIDS中使用的单一组分Fe催化剂所能实现的阵列密度仍无法达到实际应用的需求，因此在超长碳纳米管的催化剂设计、合成与筛选等方面仍存在巨大的机遇与挑战。

本工作提出了浮游双金属催化剂的原位气相合成方法。基于筛选和优化后的FeCu催化剂，本工作实现了长度达30 cm、阵列密度达8100根 mm^-1的超长碳纳米管水平阵列的可控制备，并利用分子动力学模拟和生长动力学模型分析，成功解释了FeCu催化剂具备高性能的原因。该工作有望为超长碳纳米管的大批量制备提供一定的启发，并为其他类型碳纳米管的制备研究提供了有力的技术支撑。

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https://doi.org/10.1002/adma.202402257

2. ACS Nano: 超透明、易转移的超长碳纳米管悬空网络

高透明度对于可穿戴电子设备具有重要意义，这类材料需兼具高透光率、优异的电学性能、高柔韧性、出色的稳定性和抗疲劳性。碳纳米管能很好地满足上述需求，因此是面向可穿戴设备的理想导电材料。然而，尽管碳纳米管具有优异的电学性能，当碳纳米管进一步组装成宏观网络时，其整体性能会显著降低。这是由于传统的碳纳米管网络是由短碳纳米管（长度小于100 μm）相互堆叠构建而成的，而碳纳米管之间的结间电阻会极大程度上降低网络的整体导电性能。超长碳纳米管具有厘米级的单体长度和近乎完美的原子结构，因此使用超长碳纳米管构建网络理论上能大大降低结间电阻，实现高透明导电网络的制备。

本工作采用“基底拦截导向”法成功制备了厘米级的悬空超长碳纳米管导电网络。该网络不仅拥有超高透光率（> 99%）、良好的可操纵性与导电能力，同时还继承了超长碳纳米管优越的本征柔性与耐疲劳性能，因此在透明柔性电子器件领域有着良好的应用前景。基于此的该传感器灵敏度高（225.11 kPa^-1）、工作范围宽（可达160 kPa）、响应时间短（11 ms）以及循环稳定性好（＞10,000次循环），综合性能优于大多数已报道的透明压力传感器。此外，该传感器在人体健康检测与人机交互领域也实现了初步的应用展示。

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https://doi.org/10.1021/acsnano.4c15342

3. ACS Nano: 基于悬空超长碳纳米管的高性能光电探测器

碳纳米管因其宽谱吸收、超快激发、可调带隙、高迁移率等特性，是一种构建高性能光电探测器的理想材料。相比于传统的光电探测材料（如Si、GaAs、InAs等），碳纳米管在探测范围和响应速率方面具有显著优势，并且在室温条件下即可实现传感功能。然而，之前报道的碳纳米管光电探测器因电-声相互作用、光热效应、结构缺陷等因素，未能发挥出碳纳米管本征的光电性能。

本工作创新性地提出利用悬空结构避免基底声子散射的不利影响的思路，并利用悬空超长碳纳米管与空气界面上的超高传热系数和比表面积削弱光热效应，同时优化超长碳纳米管的面密度，以实现光电探测性能的全面提升。悬空超长碳纳米管光电探测器在405-850 nm范围入射光下得到了较为均匀的响应行为，具有超快的响应速度（0.13 ms）、高响应度（0.181 A W^-1），高探测率（1.20×10⁹ cm Hz^1/2 W^-1），综合性能优于纯碳基光电探测器和掺杂的碳基光电探测器。

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https://doi.org/10.1021/acsnano.4c08176

4. Adv. Funct. Mater.: 基于悬空超长碳纳米管-二硫化钼异质结网络的高性能光电探测器

以碳纳米管为代表的一维材料因其优异的力学、电学、热学和光学等性能，在碳基集成电路、场致发射、柔性可穿戴设备等领域应用广阔。然而，本征碳纳米管的光激发是以电子-空穴对的激子形式激发，且有很强的束缚能（约0.4 eV）。因此，要想在纯碳纳米管中实现光电导型的光电响应，往往需要施加很大的偏置电压才能将激子解离。将碳纳米管与其他材料复合构建异质结界面是提高其电子-空穴对分离效率的一种实用策略，这种一维范德华异质结构可以由曲率和直径的限制及壳层材料的协同效应获得独特的物理性质。

本工作设计了一种基于悬空超长碳纳米管-二硫化钼异质结网络（s-UCNTBs-MoS₂）的光电探测器，在结构设计上具有以下优势：（1）分布在孔洞上方的毫米级s-UCNTBs-MoS2网络可以极大程度上避免基底声子散射的影响；（2）s-UCNTBs-MoS₂网络-空气界面处（悬空）的超高传热系数和较大的网络表面积保证了器件的快速散热以获得较快的响应；（3）s-UCNTBs-MoS₂异质结界面处的内建电场可以有效促进光生电子/空穴对的传输和分离，提高探测器的性能。基于s-UCNTBs-MoS2的光电探测器表现出了优异的光电性能：超快响应（0.03 ms）、高响应度（8.51 A W^-1）、高探测率（3.74 × 10¹¹ cm Hz^1/2 W^-1）、宽探测范围（405-1064 nm）和高稳定性（＞200天），综合性能显著优于纯悬空碳纳米管网络和多数已报道的碳基光电器件。

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https://doi.org/10.1002/adfm.202421980

5. ACS Appl. Mater. Interfaces: 基于悬空碳纳米管交叉网络的高性能气流传感器

气流传感器在航空航天、天气预报、环境监测、化学工业、生物医药、健康监测和智能可穿戴设备等方面具有十分重要的应用。在基于各种原理的气流传感器中，压阻式气流传感器由于其结构简单、响应信号易获取等优势而备受关注。然而，由于压阻材料选择不合理、结构设计粗放等原因，压阻式气流传感器的综合性能仍有待提升。碳纳米管由于其高柔性、超轻质的特点，同时具备优异的力学和电学性质，理应是理想的压阻材料。

本工作提出了一种基于悬空碳纳米管交叉网络（SCNT-CNs）的高性能气流传感器。SCNT-CNs是由两个垂直方向的超长碳纳米管自组装形成的悬空网络状结构，其具有丰富的X结和较高的力学强度，从而可以在维持高灵敏度的同时显著拓宽气速检测范围。基于SCNT-CNs的气流传感器具有超低的检测限（0.02 m s^-1）、宽检测范围（21.01 m s^-1）、极短响应时间（0.0211 s）、高稳定性（5000 s循环测试），显著优于目前文献报道中的气流传感器。此外，SCNT-CNs气流传感器也具有较高的实用性，并在呼吸监测、流量显示和动态响应分析等方面展现出巨大的应用前景。

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https://doi.org/10.1021/acsami.4c02129

6. Adv. Opt. Mater.: 首次实现彩色碳纳米管纤维的光致发光与紫外线探测

碳纳米管纤维因其质轻高强、高导电性、优异的化学稳定性等多方面的优异性能，被认为是下一代高性能多功能纤维的有力候选者。但碳纳米管纤维目前仍存在许多缺点和不足，限制了其实际应用。首先，碳纳米管碳纳米管本身为黑色，不能满足审美和时尚的需求，这极大地限制了其在可穿戴设备、智能织物、功能涂层等众多领域的应用。其次，由于碳纳米管的超黑特性、表面高度结晶性以及化学惰性使其很难与其他功能材料结合，目前功能化的碳纳米管纤维稳定性通常较差。

本工作将硅烷功能化的碳纳米点（SiCDs）、二氧化硅光子晶体（SiPCs）和碳纳米管纤维（CNTFs）相结合，实现了碳纳米管纤维的结构致色和光致发光。所制备的SiCDs@SiPCs修饰的碳纳米管纤维(SiCDs@SiPCs-CNTFs)可以作为紫外线探测器或防伪标签集成到织物中，在智能纺织品、柔性设备、智能显示器等领域展现出巨大的应用潜力。此外，借助SiCDs液滴实现了单根碳纳米管和悬空碳纳米管网络（SCNTN）的光学和荧光可视化。

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https://doi.org/10.1002/adom.202400282

本工作验证了一种具有高辐射制冷性能的双选择型热发射体模型。该模型在两个大气透明窗口波段（8–13 μm和16–25 μm）均具有高选择性发射率，而在剩余的中红外和太阳光波段具有高反射率。结果表明，这种双选择型热发射体模型在干旱的环境中，具有明显优于现有典型辐射制冷设计（非选择型Non-selective和单选择型Mono-selective热发射体）的亚环境制冷性能，为将来设计更多高效热管理材料提供了新的思路。

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https://doi.org/10.1038/s41467-024-45095-4

2. Energy Environ. Sci.: 新型液流电致变色节能智能窗

近年来，全球极端天气事件愈加频繁和严重，对人类社会和自然环境带来了重大挑战。窗户作为建筑主要的能量交换介质，是建筑物最不节能的部位，所以高性能节能智能窗的开发对减少建筑能耗起着关键作用。窗户的热传递主要包括导热、对流和热辐射三种方式，其中热辐射占总热传递的50%以上，是实现窗户高效光热管理的关键。因此，为减少建筑能耗、提高照明效率并适应不同季节条件，新型的建筑节能智能窗需要对可见光到中红外光波段的光谱调控能力进行全面优化。电致变色材料能够通过改变电压来改变自身颜色和光线的透过率，是一种非常有前景的降低能耗和改善室内热舒适度的建筑节能窗技术。然而，目前大多数电致变色材料的研究主要集中于可见光和近红外波段的动态调控，它们对中红外波段的动态调控能力较为薄弱，成为限制建筑节能智能窗性能提升的主要瓶颈。

本工作提出了一种新型液流电致变色窗的概念和原型设计，该窗能够通过电解液的液流状态动态调节其在中红外波段的发射率，并通过控制电致变色材料的氧化还原反应调节可见光和近红外波段的透过率。所制备的液流电致变色智能窗对可见光和近红外波段透过率的调控幅度达到43.53%，对中红外波段发射率的调控幅度达到74%。实验表明，与商业低辐射玻璃（Low-E玻璃）窗相比，所制备的液流电致变色智能窗可在炎热季节将室内温度降低7.1℃，在寒冷季节将室内温度提高5.6℃。此外，与普通玻璃窗相比，采用液流电致变色智能窗的建筑物每年每平方米可节省建筑能耗86.35兆焦；与低辐射玻璃窗相比，每年每平方米节省的建筑能耗达到49.532兆焦。该研究成果克服了传统电驱动装置的局限性，为高性能节能窗提供了新的解决方案，同时也为液流电池等储能系统的光热调节提供了潜在应用方向。

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https://doi.org/10.1039/d4ee05416d

3. Adv. Funct. Mater.: 用于高性能电致变色智能窗的固态聚合物电解质

为了实现建筑节能和提高居住舒适度，双波段电致变色智能窗通过动态调节可见光和近红外光的透过率，展现出在降低建筑能耗和改善居住舒适度方面的潜力。然而，现有的电致变色智能窗性能还未能满足实际应用的需求，如开关速度慢、均匀性差和耐久性差等问题限制了其实际应用。液体电解质虽然能提高开关速度和均匀性，但由于易泄漏、挥发、污染等问题，不适合商业化电致变色智能窗的制造。因此，开发具有高离子导电性、良好电化学稳定性和机械柔韧性的新型固态电解质对于制造高性能电致变色智能窗至关重要。

本工作开发了一种具有高离子导电性、良好的电化学稳定性和机械柔韧性的新型固态电解质，所制备的固态电解质具有高离子导电率（6.48 mS/cm）和高透过率（>90%）。基于这种固态电解质的电致变色智能窗具有快速的变色速度（着色/褪色时间分别为3.0 s和3.2 s）、良好的稳定性（1000次循环无明显衰减）、高着色效率（373.8 cm²/C）以及在全太阳光谱范围内的高光学调制能力（在673 nm、1200 nm和1600 nm处调制范围分别为85%、70%和43%）。该智能窗具有明亮、凉爽、黑暗三种工作模式，可大幅度调节室内温度，在降低建筑能耗和提升居住舒适度方面具有巨大潜力。

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https://doi.org/10.1002/adfm.202419357

4. Adv. Funct. Mater.: 面向建筑节能的电驱动动态多色彩光热调控材料

全球能源消耗的不断增长对能源供应以及二氧化碳排放控制提出了严峻的挑战。建筑能耗占全球总能耗的30%左右，并占据了全球温室气体排放的10%。预计未来二十年建筑能耗将继续增长，因此提高建筑的热调节能力以减少能耗至关重要。炎热季节，通过大气窗口（8-13微米）的被动日间辐射制冷是一种无需能耗和没有温室气体排放的新一代制冷技术。此外，在寒冷季节，降低建筑外表面的辐射率可以有效减少建筑内部的热量耗散，从而减少供暖能耗。然而，现有的基于固定热辐射率材料的静态热管理技术在动态多变的天气条件下往往导致过冷或过热，无法满足全年节能的需求，甚至可能增加总体能耗。因此，迫切需要开发一种能够适应不同气候条件变化和不同热需求的动态光热调控材料或设备。

本工作设计并制备了一种电驱动的动态辐射热调控材料（EDRTRM），该材料具有多种颜色，适用于全年建筑节能。EDRTRM能够动态且独立地调节太阳辐射和MIR区域，并展示了三种工作模式：加热模式、白色冷却模式和多种颜色冷却模式（蓝色、绿色）。EDRTRM的热调节能力显著提高，冷却和加热模式之间的功率差异为659 W/m²，温度调节范围高达11℃。EnergyPlus模拟表明，EDRTRM可以在季节性温度变化的城市中减少全年建筑能耗16.75 MJ/m²。这种设计不仅最大化了热调节能力，还满足了审美需求，显示出广泛的实际应用潜力。

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https://doi.org/10.1002/adfm.202419378

5. Nano Lett.: 高性能辐射冷却防晒霜

随着全球夏季高温天气的增多，尤其是2024年南亚地区超过50℃的极端高温，户外强烈的太阳辐射对人类健康构成了严重威胁。传统防晒产品通过吸收或反射紫外线来保护皮肤，但其对可见光和近红外光的高透射性无法避免太阳辐射热对皮肤的加热，从而导致传统防晒霜在高温环境下难以维持人体表面温度的舒适性。辐射冷却技术作为一种零能耗的降温技术，能够通过大气窗口（8-13 µm）将热辐射传递到外太空，为人体热管理提供一种新的可能性。

本工作开发了一种具有高效辐射制冷性能的防晒霜。该防晒霜不仅能显著降低皮肤温度，还能有效地阻挡紫外线辐射。通过调整防晒霜在紫外光、可见光、近红外光和中红外光波段的透射、反射和发射特性，这种辐射冷却防晒霜实现了高达90.19%的太阳光反射率和92.09%的中红外发射率，能够有效地将热量散发至外太空。该防晒霜显示出优异的制冷性能，在各种夏季户外场景中，涂有辐射制冷防晒霜的皮肤表面温度相比裸露皮肤降低4.2-6.0°C，相比传统防晒霜降低2.3-6.1℃，为辐射冷却技术应用于化妆品提供了新思路，对改善高温环境下的人体热管理具有重要意义

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https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c04969

6. ACS Nano: 集成针织导汗和涂层导热的辐射制冷超织物

中国特殊的气候条件，如温带和亚热带地区夏季的高温湿热环境，对个体舒适性和能源使用提出了更高要求。辐射制冷是一种新兴的零能耗热管理技术，对高温天气户外场景中的人体降温具有重要意义。然而，现有的纺织品受限于固有降温功率低、疏水性高和导热性差等问题，尤其是炎热夏季伴随的排汗和散热问题，难以在实际中实现令人满意的降温效果。

本工作开发了一种集成优异排汗性能、热传导性能和辐射制冷降温性能于一体的超凉爽织物。该织物正面采用聚甲醛（POM）纳米纺织品作为选择性辐射制冷发射体，反面采用亲肤导热硅胶作为热传导体，并采用图案化的竹纱线（一种从竹子中提取的纤维素纤维，具有良好的亲水性）作为汗液传输通道。这种织物能够迅速（几秒钟内）从皮肤表面吸收汗水并传输至织物外侧，同时织物导热系数高达1.5 W/(m·K)，防止人体在高温户外出现过热现象，表现出优异的人体降温效果（比没有汗液时的超织物低10.9 ℃）。此外，在不排汗的情况下，所制备的超凉爽织物仍能够比商用棉织物实现9.6 ℃的降温，这项研究为设计具有实际应用价值的个人热管理纺织品提供了一种新的思路

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https://doi.org/10.1021/acsnano.4c12196

7. Nano Lett.: 基于金属导电特性的聚吡咯衍生物的电致变色导电聚合物薄膜

可穿戴柔性显示电子技术的快速发展推动了先进有机材料的发展。电致变色材料代表一种有潜力的非发射型显示技术，具有光学特性转变耗电量低（占OLED的1%）的优势，并且色彩变化不受观察者视角的局限。其中，高导电聚合物电致变色材料作为切实可行的半导体技术，可用于反射或透射型光电子器件，通过对导电聚合物进行巧妙的分子动力学设计，可实现其在可见光范围内的多色彩转变。导电聚吡咯因其大而刚性的共轭π骨架，是一种有前景的聚合物半导体，可通过有效的掺杂策略实现其高效的电荷传输和高载流子浓度。选择合适的对阴离子对聚吡咯进行掺杂有利于调控其电子结构，从而引起聚合物的导电特性从半导体转变为导体。醌式几何结构的稳定性和双极化子跃迁的位置显著影响其电导率和透射率。此外，采用供受体策略设计新型聚吡咯衍生物有助于实现其在可见光波段的全谱吸收，使新型高导电共轭聚合物呈现出高饱和度和较深的颜色。尽管聚吡咯具有较大的应用潜力，由于其合成方法的局限性、结构容易受到扰动和低电导率（< 300 S cm^-1）等方面的劣势，现存的聚吡咯依然未能实现其理想的纯度、电荷传输、电致变色转换速度以及色彩分辨率。因此通过简易的方法实现具有优越电致变色性能的高导电共轭聚吡咯依然面临着较大的挑战。

本工作提出了基于金属导电特性的聚吡咯衍生物（PPy-TSO-F）的电致变色导电聚合物薄膜。PPy-TSO-F薄膜在电致变色领域的应用具有以下优势：采用一步电化学聚合的制备方法，该方法简单易操作；在室温条件下展现出高电导率（1011 S cm^-1）和高迁移率（82 cm² V^-1 s^-1）以及固有导电金属导电行为；在低电压范围内实现高对比度和高纯度的色彩动态切换：从翠绿色（-1.5 V）依次转变为蓝绿色（-1.4 V）、亮黄色（-1.2 V）、黄绿色（-0.6 V）、红棕色（0.1 V）、茶褐色（0.3 V）和墨绿色（0.6 V）转变，在仅为1.0 V的电位窗口下即可实现从高透过的亮黄色（T = 90%）到非透明中性黑色态的可逆电致变色转变；快速的金属态电荷传输和高载流子迁移率使得薄膜具备超快的电致变色响应速度为0.01 s/0.02 s。

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https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.4c04570

8. Nano Res.: 具有类三明治结构的氮掺杂碳点复合普鲁士蓝高性能电致变色薄膜

电致变色技术已广泛应用于各个领域，包括智能车窗、汽车后视镜、新兴的可穿戴和便携式电子产品、显示器、主动伪装和超级电容器等。与有机电致变色材料相比，无机电致变色材料具有制备工艺简单、环境友好、循环寿命长等优点，但无机电致变色材料的着色效率远低于有机材料。近几十年来，人们设计出了各种结构的无机电致变色材料，例如改进的制备工艺、金属掺杂以及与其他材料的复合材料，以提高其EC性能。然而，如何进一步提高无机电致变色材料或器件的性能，特别是响应速度和着色效率，仍然存在很多挑战。

本工作提出了一种简便的方法来合成具有优异性能的类三明治结构复合PB薄膜，以增强其EC性能。首先，对碳点进行表面修饰，制备具有各种极性官能团的氮掺杂碳点（N-CDs）。然后，采用简单快速的逐步电沉积方法制备了具有三明治结构的N-CDs修饰的PB薄膜（PB@N-CDs）。N-CDs的添加赋予了复合薄膜超快的电子传输能力，并显著提高了薄膜的电化学活性。此外，N-CDs表面极性官能团的静电吸附优化了K⁺离子的传输途径。PB@N-CDs表现出极快的开关速度、优异的光调制能力和超高的着色效率。该研究为高效制备高性能PB基ECM提供了一种新的可行策略，在实际应用中表现出巨大的潜力

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https://doi.org/10.1007/s12274-024-6415-x

9. Adv. Opt. Mater.: 多色彩电致变色超材料

电致变色材料的色调可以通过小的驱动电压进行调制且有着开路记忆的光学效应，具有低能耗和低成本的优势，在建筑节能智能窗、电子纸、信息显示等领域显示出广阔的应用前景。然而，传统的电致变色材料基于化学吸收模式的显色，调制范围较窄，呈现出的色彩较为单调。智能显示领域需要具有宽色域调制、快速响应速率、和高循环稳定性的材料，而传统的电致变色材料难以满足这一需求。通过构建超材料结构，可以复合电致变色和结构致色的作用，拓宽传统电致变色材料的调变色域。然而，在实际应用中，这些超材料结构都存在一定的问题：电致变色布拉格反射镜和法布里-珀罗谐振器具有宽色域可调性，但制造成本较高；电致变色局域表面等离子共振器具有快速响应速率，但需要大量的金银等贵金属原料；电致变色光子晶体的制备工艺简单，但具有较强的角度依赖性且需要平滑导电基底。

本工作通过简单的包覆工艺合成了米式散射纳米球的超材料（MSNSs），并基于粒径的精确调控，制备了多色彩的MSNSs材料。MSNSs具有较高的比表面积和丰富的微孔结构，在其上可以进行快速的离子迁移和高效的电化学反应。本研究采用了纳米分散的策略，通过调节ST-PEDOT和ST-PPY的混合比例，进一步拓展了该超材料的调变色域。此外，通过多级掩膜喷涂的方式，构筑了可动态调变的彩色图案，展现了该超材料在智能显示领域的应用潜力。本研究为传统电致变色材料的色彩单调性提供了创新的解决方案，有助于拓宽其他电致变色材料的色域，推动其在智能窗户，多色彩显示，和信息传递等领域的应用。

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https://doi.org/10.1002/adom.202400838

本工作设计了一种Sn–Co/RuO₂三金属氧化物，采用双活性位点和锡（Sn）调控策略，将用于ORR的Co和辅助Sn分散到用于OER的RuO₂的近表面和表面，以同时提升ORR和OER性能。理论计算和先进的动态监测实验均表明，辅助Sn有效调控了Ru和Co双活性位点的原子/电子环境，优化了*OOH/*OH的吸附行为，并促进了最终产物的释放，从而突破了反应限制。因此，所设计的Sn–Co/RuO₂催化剂展现出卓越的双功能性能，氧电位差（ΔE）为0.628 V，在200,000次（ORR）或20,000次（OER）CV测试后，活性衰减可忽略不计。基于Sn–Co/RuO₂催化剂的a-r-ZABs在-30~65 °C的宽温度范围内表现出更优的性能。在5 mA cm⁻²电流密度下，展现出长达138天（20,000次循环）的超长使用寿命，在-20 °C的低温条件下，这一数值是Pt/C+IrO₂复合催化剂的39.7倍。此外，经过长期测试后，它们仍能保持85.8%的初始功率密度，显著优于此前报道的催化剂。更重要的是，该a-r-ZABs在10 mA cm⁻²的高电流密度下还表现出766.45小时（约4598次循环）的出色稳定性。

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https://doi.org/10.1021/jacs.4c12601

2. Angew. Chem. Int. Ed.: 双向调控超稳定催化剂助力高性能可再充水系锌空气电池

合理设计具有增强氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）性能的金属氧化物催化剂对水系锌-空气电池（a-r-ZABs）的实际应用至关重要，精确调控金属氧（M-O）活性物质的电子环境对于提高其对OER和ORR的活性和稳定性至关重要。

本工作提出了一种原子级双边调节策略，通过引入原子分散的Ga来连续调节Ga/MnRuO₂催化剂中Ru-O和Mn-O的电子环境。Ga/MnRuO₂催化剂打破了稳定性-活性限制，表现出显著的双功能性能，具有0.605 V的低电位差（ΔE）和超强耐久性，性能退化几乎可忽略不计（300,000 ORR次循环或30,000次OER循环）。理论计算表明，Ga与Ru-O/Mn-O之间的强耦合电子相互作用调节了金属中心的价态分布，有效调节了*O/*OH的吸附行为，从而优化了反应途径，降低了反应能垒。基于Ga/MnRuO₂催化剂的a-r-ZABs在-20°C电流密度为5 mA cm-2时表现出优异的性能，工作温度范围为-20~60°C，寿命长达2308小时（即13,848次循环），该策略为实现高效率a-r-ZABs提供了有效途径。

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https://doi.org/10.1002/anie.202420481