元素百科为您介绍南京大学等研发出电池固碳新策略。锂—空气电池研究人员发现了一种捕获和储存空气中二氧化碳的新方法。中日研究人员使用一种之前为锂—二氧化碳电池设计的思路，开发出一种隔绝气态二氧化碳中固体碳尘的方法，并且也能析出氧气。该成果于8月9日发表在细胞出版集团新期刊《焦耳》上。 基于二氧化碳对温室效应和全球变暖的影响，将其转化为其他含碳化合物是可行的选择之一。“但问题是大多数二氧化碳固定的物理和化学通路的产品是气体和液体，需要进一步液化或压缩,这不可避免地产生了额外的能源消耗和更多的二氧化碳排放。”该研究负责人、南京大学教授周豪慎说，“而我们的电化学策略能产生固体碳，而且锂—二氧化碳电池能为该过程提供所需的能量。”当研究人员试着向一个锂—二氧化碳电池原型再充电时，发现了该碳固定策略。起初研究人员发现，产生固体碳和碳固定削弱了电池性能。不过，在加入微量金属钌作为催化剂后，能避免大量积碳，并能诱导出较好的可逆性，从而将该碳固定装置转换成一个功能良好的锂—二氧化碳电池。此外，这种固定技术还可以被用来擦洗其他有害或污染气体，例如一氧化碳、二氧化硫、一氧化氮等。“令人印象深刻的是该研究能将1/3的二氧化碳转变为碳，且理论能效超过70%。这是一个之前未曾预见但很有前途的固碳方法。”该期刊科学编辑RahulMalik说。

元素百科为您介绍铁电半导体光电探测晶体材料研究获进展。铁电材料是一类特殊的极性化合物，基于自发极化效应表现出优良的非线性光学、压电、热释电和铁电等性能，在信息存储、红外探测、声表面波和集成光电器件等领域有着重要应用，特别在光辐照下材料内部将出现非平衡载流子的激发，诱导电子云结构发生不对称变化，从而诱导宏观极化产生许多新的现象，如反常光伏效应、光折变效应等。近年来，无机/有机杂化钙钛矿材料在太阳能电池、光电器件等方面备受人们关注，其中二维层状钙钛矿材料具有独特的量子限域效应、激子效应和结构易于调控等特点，为设计合成铁电体并组装光电功能器件等提供了极大的可能性与选择性。 中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室研究员罗军华领导的无机光电功能晶体材料研究团队在国家杰出青年基金、中科院战略性先导科技专项和海西研究院“团队百人”研究员孙志华主持的国家自然科学基金委优秀青年基金、中科院海西研究院“春苗人才”专项和福建省杰出青年基金等项目资助下，以三维溴化铅钙钛矿为基础，通过引入混合有机阳离子配体的设计策略，构筑了一例具有多层钙钛矿结构的铁电化合物并组装成光电探测晶体器件。在该晶体结构中，无机溴化铅骨架保持了原有的钙钛矿结构，有机阳离子配体则发生了有序—无序的结构转变，相变过程中偶极子有序排列诱导化合物产生自发极化；在施加外电场作用下材料的自发极化能够发生翻转，表现出明显的铁电性能。同时利用该铁电晶体组装的光电探测器表现出良好的探测性能，响应时间达到~150μs，对晶体本征吸收区的光辐射可以实现高灵敏度、快速探测。该铁电化合物不仅为研究人员后续设计合成极性光电功能材料提供了一种新的设计策略，作为一例潜在的光电探测材料，其还将进一步拓展无机/有机杂化钙钛矿材料在太阳能电池、光电探测等方面的应用范围，相关研究结果最近发表于《德国应用化学》(Angew.Chem.,Int.Ed.,2017,DOI:10.1002/anie.201705836）。团队进一步利用卤素掺杂实现了对该类无机有机杂化钙钛矿铁电晶体材料的能带和极化调控（相关结果最近发表在J.Phys.Chem.Lett.,2017,8,2012）和通过对称性破缺诱导极化实现非线性倍频性能的多级开关调控（Chem.Mater.,2017,29(7),3251；Chem.Commun.,2017,53,7669）。此前，团队利用固体对称性破缺结构相变诱导产生极化效应的设计策略构筑了一系列极性光电晶体材料（Angew.Chem.,Int.Ed.,2012,51,3871；Adv.Fuct.Mater.,2012,22,4855；Adv.Mater.,2013,25,4159，Chem.Mater.,2015,27,4493；J.Am.Chem.Soc.,2015,137,15560；Adv.Mater.,2015,27,4795）；最近团队将该策略应用于无机/有机杂化钙钛矿铁电化合物的结构设计、性能调控及光电器件组装等方面并取得了很好进展（Angew.Chem.,Int.Ed.,2016,55,6545；Angew.Chem.,Int.Ed.,2016,55,11845）。

元素百科为您介绍导电MOF应用研究获进展。金属有机框架（MOFs）是一种晶态多孔材料（像多孔的海绵），拥有最高超过7000平方米每克的巨大比表面积，有望成为电化学能量存储的极具潜力的电极材料。目前，已有超过2万种MOF材料被合成出来，然而低的导电率严重限制了其在能量存储领域的应用。纯MOF材料直接作为电极用于能量存储极少被报道。 近日，中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室徐刚课题组与中国科学院功能纳米结构设计与组装重点实验室王要兵课题组合作，利用导电MOFs纳米阵列作为唯一电极材料构建了具有高面积电容的对称型固态超级电容器。基于导电MOFs纳米阵列的固态超级电容器展现的面积电容高达~22μFcm−2，高于大部分碳材料（小于10μFcm−2），甚至可媲美石墨烯基对称型固态超级电容器（18.9–25μFcm−2）。与粉体材料相比，这类纳米结构电极可以显著降低体系电阻及界面间电荷转移电阻，有效提高纳米阵列与电解质间的电荷转移速率。以上结构优势可大幅提高器件整体性能，尤其可获得很高的倍率电容。值得注意的是，在合成上，石墨烯通常条件苛刻（强酸，强氧化剂，且耗时），与之相比，导电MOF材料在略高于室温的情况下，几个小时即可合成，简单，高效。该工作是导电MOF材料在能源领域应用的一个突破，为将来导电MOF电极材料的发展提供了一个良好的开端，并发表于《先进功能材料》（AdvancedFunctionalMaterials.2017,DOI:10.1002/adfm.201702067)，被该杂志选为内封面。该工作受到国家自然科学基金(Nos.51402293,21501173和21550110194)、中科院战略性先导科技专项（B类）项目(No.XDB20000000)、中科院前沿科学与教育局前沿科学重点研究项目(No.QYZDB-SSW-SLH023)和福建省自然科学基金(Nos.2016J06006,2015J01230和2014J05027)的支持。