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2026, 42(10):
Abstract:
2026, 42(10): 100221
doi: 10.1016/j.actphy.2025.100221
Abstract:
低温KSCN熔盐法已被用于一锅制备修饰型硫化物基光催化剂。然而，由于S2-的供给依赖于相对稳定的KSCN热分解，该反应体系实际存在S前体不足的问题，这可能不利于高性能催化剂的制备。为此，我们开发了一种添加外部硫源的改良KSCN熔盐法，并以1% MoS2/CdS为原型进行了一锅制备。结果表明，与传统KSCN熔盐法制备的样品(MC)相比，在富S2-环境中可轻松制备出富罕见Cd空位(VCd，MC-S)的高效样品。此外，由于熔盐中能引入更多晶核，CdS与MoS2的尺寸均可从微米级显著减小至纳米级，从而获得少层MoS2均匀紧密锚定于平均尺寸仅为~33 nm的CdS上的复合结构。最终所得MC-S样品展现出15.01 mmol h-1 g-1的卓越产氢活性，较传统KSCN熔盐法制备的对照样品(MC)提升达6.5倍。这种高活性主要归因于VCd的引入以及小尺寸CdS与少层MoS2之间的强耦合界面，二者均有利于电子-空穴分离。我们通过对比晶体成核与生长过程的差异，初步探讨了样品的形成机制。相信这种改进的制备方法也将有助于其他高性能硫化物基光催化剂的合成。
低温KSCN熔盐法已被用于一锅制备修饰型硫化物基光催化剂。然而，由于S2-的供给依赖于相对稳定的KSCN热分解，该反应体系实际存在S前体不足的问题，这可能不利于高性能催化剂的制备。为此，我们开发了一种添加外部硫源的改良KSCN熔盐法，并以1% MoS2/CdS为原型进行了一锅制备。结果表明，与传统KSCN熔盐法制备的样品(MC)相比，在富S2-环境中可轻松制备出富罕见Cd空位(VCd，MC-S)的高效样品。此外，由于熔盐中能引入更多晶核，CdS与MoS2的尺寸均可从微米级显著减小至纳米级，从而获得少层MoS2均匀紧密锚定于平均尺寸仅为~33 nm的CdS上的复合结构。最终所得MC-S样品展现出15.01 mmol h-1 g-1的卓越产氢活性，较传统KSCN熔盐法制备的对照样品(MC)提升达6.5倍。这种高活性主要归因于VCd的引入以及小尺寸CdS与少层MoS2之间的强耦合界面，二者均有利于电子-空穴分离。我们通过对比晶体成核与生长过程的差异，初步探讨了样品的形成机制。相信这种改进的制备方法也将有助于其他高性能硫化物基光催化剂的合成。
2026, 42(10): 100229
doi: 10.1016/j.actphy.2025.100229
Abstract:
双缆共轭聚合物由给体主链与受体侧链构成，二者通过较长的柔性间隔基连接，而连接位置对聚合物的物理化学性质具有显著影响。本研究通过间隔基异构化工程设计并合成了两种间隔基分别连接在茚酮苯环的对位和邻位上的化合物，分别称为ZP-1和ZP-2。研究发现，将取代位置从邻位(ZP-2)调整至对位(ZP-1)，可实现更优的分子堆积并提高薄膜结晶度。这种结构优化促进了激子解离与电荷传输过程，使得基于ZP-1的器件在短路电流密度和填充因子上均显著提升。最终，ZP-1器件实现了10.43%的功率转换效率(PCE)，性能优于ZP-2。此外，两种聚合物均展现出优异的热稳定性：经过外推时间8000 h连续热老化后，仍能保持初始PCE的80%以上。值得注意的是，当ZP-1作为第三组分掺入D18:BTP-eC9二元共混体系时，可有效优化给体-受体界面，使器件实现了19.81%的高PCE。本研究为高效稳定的单组分有机太阳能电池及新型三元体系的合理设计提供了宝贵见解。
双缆共轭聚合物由给体主链与受体侧链构成，二者通过较长的柔性间隔基连接，而连接位置对聚合物的物理化学性质具有显著影响。本研究通过间隔基异构化工程设计并合成了两种间隔基分别连接在茚酮苯环的对位和邻位上的化合物，分别称为ZP-1和ZP-2。研究发现，将取代位置从邻位(ZP-2)调整至对位(ZP-1)，可实现更优的分子堆积并提高薄膜结晶度。这种结构优化促进了激子解离与电荷传输过程，使得基于ZP-1的器件在短路电流密度和填充因子上均显著提升。最终，ZP-1器件实现了10.43%的功率转换效率(PCE)，性能优于ZP-2。此外，两种聚合物均展现出优异的热稳定性：经过外推时间8000 h连续热老化后，仍能保持初始PCE的80%以上。值得注意的是，当ZP-1作为第三组分掺入D18:BTP-eC9二元共混体系时，可有效优化给体-受体界面，使器件实现了19.81%的高PCE。本研究为高效稳定的单组分有机太阳能电池及新型三元体系的合理设计提供了宝贵见解。
2026, 42(10): 100237
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100237
Abstract:
过氧化氢(H2O2)作为一种绿色化学品被广泛应用于众多工业领域。光催化合成H2O2是一种前景广阔的绿色合成路径。然而，单一半导体材料受限于光生电荷分离不足和光催化反应效率低下等问题。构建异质结以增强界面电子转移、改善电荷分离，对提升光催化活性至关重要。本研究采用两步法构建了II型异质结ZnIn2S4/SCN，形成了定向高速的e-/h+传输通道。内置电场(BEF)为界面处的e-/h+传输与分离提供了驱动力。得益于精心设计的界面结构，单一半导体光催化剂中光生电子-空穴对的高复合率及其较低的光催化活性问题得到了有效解决。ZnIn2S4/SCN异质结在纯水介质中通过氧还原反应(ORR)机制，在空气条件下实现257.0 μmol g-1 h-1的过氧化氢产率，实现了高效的光催化H2O2合成。本研究基于异质结设计，为高效光催化合成H2O2提供了重要参考。
过氧化氢(H2O2)作为一种绿色化学品被广泛应用于众多工业领域。光催化合成H2O2是一种前景广阔的绿色合成路径。然而，单一半导体材料受限于光生电荷分离不足和光催化反应效率低下等问题。构建异质结以增强界面电子转移、改善电荷分离，对提升光催化活性至关重要。本研究采用两步法构建了II型异质结ZnIn2S4/SCN，形成了定向高速的e-/h+传输通道。内置电场(BEF)为界面处的e-/h+传输与分离提供了驱动力。得益于精心设计的界面结构，单一半导体光催化剂中光生电子-空穴对的高复合率及其较低的光催化活性问题得到了有效解决。ZnIn2S4/SCN异质结在纯水介质中通过氧还原反应(ORR)机制，在空气条件下实现257.0 μmol g-1 h-1的过氧化氢产率，实现了高效的光催化H2O2合成。本研究基于异质结设计，为高效光催化合成H2O2提供了重要参考。
2026, 42(10): 100248
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100248
Abstract:
Ti3C2Tx MXene作为高效电磁波吸波剂(EWA)的应用受到其高反射率、低吸收率和较差的机械强度的阻碍。受结构工程的启发，我们提出一种异质组装策略，构建了一种新型的“钢筋混凝土”结构Fe3O4/Ti3C2Tx MXene/CF@PANI复合材料(CPFT)。通过多尺度结构设计与界面调控，实现了力学增强与电磁功能的集成。原位聚合CF@PANI的芯-壳结构既作为增强骨架又充当导电桥梁，提升了机械稳定性和传导损耗能力。与此同时，在聚多巴胺的作用下，Fe3O4在Ti3C2Tx MXene层间及表面原位生长，形成类似混凝土基体结构。各组分通过静电与氢键相互作用自组装，形成具有优异界面相容性的异质结构。这一结构显著促进了界面电荷积累与多重极化效应，优化了阻抗匹配特性，延长了电磁波在材料内的传播与耗散路径，实现了介电损耗与磁损耗的高效协同作用。因此，在厚度仅为1.5 mm时，CPFT-0.75在13.76 GHz处取得最小反射损耗-37.34 dB，并获得3.28 GHz的有效吸收带宽。此外，CPFT-1.0具有良好的机械性能，测得杨氏模量为20.8 MPa，拉伸强度3.63 MPa，断裂伸长率10.98%。本研究通过将磁性材料、导电材料与二维纳米材料整合于分级结构中，提出了一种新型MXene基功能材料，实现了电磁波吸收性能和力学性能上的双重提升。
Ti3C2Tx MXene作为高效电磁波吸波剂(EWA)的应用受到其高反射率、低吸收率和较差的机械强度的阻碍。受结构工程的启发，我们提出一种异质组装策略，构建了一种新型的“钢筋混凝土”结构Fe3O4/Ti3C2Tx MXene/CF@PANI复合材料(CPFT)。通过多尺度结构设计与界面调控，实现了力学增强与电磁功能的集成。原位聚合CF@PANI的芯-壳结构既作为增强骨架又充当导电桥梁，提升了机械稳定性和传导损耗能力。与此同时，在聚多巴胺的作用下，Fe3O4在Ti3C2Tx MXene层间及表面原位生长，形成类似混凝土基体结构。各组分通过静电与氢键相互作用自组装，形成具有优异界面相容性的异质结构。这一结构显著促进了界面电荷积累与多重极化效应，优化了阻抗匹配特性，延长了电磁波在材料内的传播与耗散路径，实现了介电损耗与磁损耗的高效协同作用。因此，在厚度仅为1.5 mm时，CPFT-0.75在13.76 GHz处取得最小反射损耗-37.34 dB，并获得3.28 GHz的有效吸收带宽。此外，CPFT-1.0具有良好的机械性能，测得杨氏模量为20.8 MPa，拉伸强度3.63 MPa，断裂伸长率10.98%。本研究通过将磁性材料、导电材料与二维纳米材料整合于分级结构中，提出了一种新型MXene基功能材料，实现了电磁波吸收性能和力学性能上的双重提升。
2026, 42(10): 100256
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100256
Abstract:
构筑具有可调控手性的多级手性纳米结构，对发展手性光学材料与手性分离技术具有重要意义。然而，基于手性分子构筑的手性纳米结构，在实际应用中常受单体固有手性干扰问题的制约。本文报道了一种利用非手性低聚苯胺，通过简便且高效的方法合成多级手性纳米带的策略。在该非手性体系中，苯胺经氧化反应生成中间态纳米线，再通过多级自组装过程形成螺旋扭曲的纳米带。值得注意的是，仅通过调控反应温度，即可实现纳米带扭转方向及超分子手性的调控甚至反转。机理研究表明，氧化过程中会生成非手性三聚苯胺衍生物；分子间相互作用随温度发生变化，进而调控了非对称自组装过程。所制备的多级手性纳米带成功应用于外消旋氨基酸混合物的对映选择性结晶，无需引入任何外源性手性物质即可实现高效手性拆分。本研究为在非手性体系中构筑多级手性纳米结构提供了切实可行的策略，并展示了其在手性分离领域的应用潜力。
构筑具有可调控手性的多级手性纳米结构，对发展手性光学材料与手性分离技术具有重要意义。然而，基于手性分子构筑的手性纳米结构，在实际应用中常受单体固有手性干扰问题的制约。本文报道了一种利用非手性低聚苯胺，通过简便且高效的方法合成多级手性纳米带的策略。在该非手性体系中，苯胺经氧化反应生成中间态纳米线，再通过多级自组装过程形成螺旋扭曲的纳米带。值得注意的是，仅通过调控反应温度，即可实现纳米带扭转方向及超分子手性的调控甚至反转。机理研究表明，氧化过程中会生成非手性三聚苯胺衍生物；分子间相互作用随温度发生变化，进而调控了非对称自组装过程。所制备的多级手性纳米带成功应用于外消旋氨基酸混合物的对映选择性结晶，无需引入任何外源性手性物质即可实现高效手性拆分。本研究为在非手性体系中构筑多级手性纳米结构提供了切实可行的策略，并展示了其在手性分离领域的应用潜力。
2026, 42(10): 100264
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100264
Abstract:
传统Bi12O17Cl2光催化剂存在太阳光捕获范围窄、CO2吸附能力弱及电荷利用率低等问题。本研究通过将Bi12O17Cl2超薄纳米管嵌入分级Co-ZIF衍生多孔碳(Co-PC/BOC)，构建了紧密的分级异质结结构。Co-PC纳米笼内的多重空腔反射效应与原位生成Co3O4位点的局域表面等离子体共振协同作用，使Co-PC/BOC在全光谱范围内光捕获能力显著增强。在不使用任何光敏剂或牺牲剂的纯水体系中，最优复合材料表现出34.16 μmol g-1 h-1的CO产率(100%选择性)，是单体BOC的2.9倍。原位漫反射红外光谱及光电化学测试表明：Co-PC兼具等离子体热电子注入体与电荷分离中心的双重功能，而BOC为*COOH形成与*CO解离提供了丰富的表面活性位点。本工作揭示了金属有机框架及其衍生物在构建高效人工光合体系中的重要潜力。
传统Bi12O17Cl2光催化剂存在太阳光捕获范围窄、CO2吸附能力弱及电荷利用率低等问题。本研究通过将Bi12O17Cl2超薄纳米管嵌入分级Co-ZIF衍生多孔碳(Co-PC/BOC)，构建了紧密的分级异质结结构。Co-PC纳米笼内的多重空腔反射效应与原位生成Co3O4位点的局域表面等离子体共振协同作用，使Co-PC/BOC在全光谱范围内光捕获能力显著增强。在不使用任何光敏剂或牺牲剂的纯水体系中，最优复合材料表现出34.16 μmol g-1 h-1的CO产率(100%选择性)，是单体BOC的2.9倍。原位漫反射红外光谱及光电化学测试表明：Co-PC兼具等离子体热电子注入体与电荷分离中心的双重功能，而BOC为*COOH形成与*CO解离提供了丰富的表面活性位点。本工作揭示了金属有机框架及其衍生物在构建高效人工光合体系中的重要潜力。
2026, 42(10): 100265
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100265
Abstract:
全球范围内，由角膜瘢痕、基质缺损及创伤导致的不可逆性失明病例数目持续攀升。供体角膜短缺、羊膜及胶原补片的高昂成本及复杂的伦理问题，使得开发一种来源丰富、低成本，且可规模化生产的替代方案成为迫切临床需求。本研究提出“碱化透明”处理方案，使“凤凰衣”(鸡蛋壳膜，ESM)表现出透明性、亲水性及高饱和水含量，同时保留其柔韧性和耐缝合性，且在生理环境的降解速率与组织修复同步。在新西兰大白兔角膜前板层缺损模型中，补片与宿主基质快速整合，一周内实现完全上皮化，八周内角膜表面恢复光滑透明，胶原排列整齐且无瘢痕形成，表明其有效抑制了肌成纤维细胞活化，并重建了上皮屏障。ESM具有来源广泛、制备简便、可室温储存等优势，为角膜基质替代提供了一种安全、经济且具临床转化潜力的新策略。
全球范围内，由角膜瘢痕、基质缺损及创伤导致的不可逆性失明病例数目持续攀升。供体角膜短缺、羊膜及胶原补片的高昂成本及复杂的伦理问题，使得开发一种来源丰富、低成本，且可规模化生产的替代方案成为迫切临床需求。本研究提出“碱化透明”处理方案，使“凤凰衣”(鸡蛋壳膜，ESM)表现出透明性、亲水性及高饱和水含量，同时保留其柔韧性和耐缝合性，且在生理环境的降解速率与组织修复同步。在新西兰大白兔角膜前板层缺损模型中，补片与宿主基质快速整合，一周内实现完全上皮化，八周内角膜表面恢复光滑透明，胶原排列整齐且无瘢痕形成，表明其有效抑制了肌成纤维细胞活化，并重建了上皮屏障。ESM具有来源广泛、制备简便、可室温储存等优势，为角膜基质替代提供了一种安全、经济且具临床转化潜力的新策略。
2026, 42(10): 100280
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100280
Abstract:
我们成功合成并表征了三种同构的Ti6-氧簇化合物，其分子式为Ti6O4(PhPO3)2(L)2(OiPr)10。其中Ti6-1的L配体为2-二甲胺基苯甲酸，Ti6-2为3-二甲胺基苯甲酸，Ti6-3为4-二甲胺基苯甲酸。值得注意的是，Ti6-3展现出新颖的溶剂依赖性光吸收特性：在三氟乙醇类溶剂中溶解时，该簇合物表现出明显的可见光吸收；而在异丙醇类溶剂中，其吸收仅局限于紫外区域。相比之下，Ti6-1和Ti6-2在两种溶剂中均保持一致的吸收行为。需要指出的是，这种溶致变色效应在有机共轭材料中较为常见，但在钛氧簇材料中迄今仍属罕见。核磁共振测试表明，Ti6-3表面的异丙氧基配体被三氟乙氧基配体取代，形成了Ti6-3-F变体。通过密度泛函理论计算进一步阐释了这种溶剂化变色效应，揭示了Ti6-3与Ti6-3-F之间能级结构的调控机制。最终研究表明，Ti6-3-F在PM6:BO-4Cl和PM6:L8-BO体系有机太阳能电池(OSCs)中可作为优异的阴极界面层材料，分别实现了17.89%和18.09%的高转换效率，这标志着该材料在高性能OSCs阴极界面层应用中的卓越潜力。
我们成功合成并表征了三种同构的Ti6-氧簇化合物，其分子式为Ti6O4(PhPO3)2(L)2(OiPr)10。其中Ti6-1的L配体为2-二甲胺基苯甲酸，Ti6-2为3-二甲胺基苯甲酸，Ti6-3为4-二甲胺基苯甲酸。值得注意的是，Ti6-3展现出新颖的溶剂依赖性光吸收特性：在三氟乙醇类溶剂中溶解时，该簇合物表现出明显的可见光吸收；而在异丙醇类溶剂中，其吸收仅局限于紫外区域。相比之下，Ti6-1和Ti6-2在两种溶剂中均保持一致的吸收行为。需要指出的是，这种溶致变色效应在有机共轭材料中较为常见，但在钛氧簇材料中迄今仍属罕见。核磁共振测试表明，Ti6-3表面的异丙氧基配体被三氟乙氧基配体取代，形成了Ti6-3-F变体。通过密度泛函理论计算进一步阐释了这种溶剂化变色效应，揭示了Ti6-3与Ti6-3-F之间能级结构的调控机制。最终研究表明，Ti6-3-F在PM6:BO-4Cl和PM6:L8-BO体系有机太阳能电池(OSCs)中可作为优异的阴极界面层材料，分别实现了17.89%和18.09%的高转换效率，这标志着该材料在高性能OSCs阴极界面层应用中的卓越潜力。
2026, 42(10): 100281
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100281
Abstract:
电磁干扰(EMI)日益制约着柔性多功能电子材料的发展，但非对称结构设计与功能集成仍存在局限。本文报道了一种Janus层级膜材料——液态金属@聚多巴胺-MXene/Fe3O4@纤维素聚丙烯腈纳米纤维(LM@PDA-MXene/Fe3O4@CPNF)，通过静电纺丝制备Fe3O4掺杂的纤维素/聚丙烯腈纳米纤维支架，并采用真空辅助组装法构筑插层有核壳结构LM@PDA纳米颗粒的MXene层制得。该多尺度结构耦合了三种损耗机制：MXene渗流网络实现导电损耗，LM@PDA间隔物抑制堆叠并形成微电容器引发界面与偶极极化，多孔磁性入口改善阻抗匹配。在X波段，70 μm单层膜的平均电磁屏蔽效能(SET)达45.1 dB，厚度归一化比屏蔽效能(SSE/t)达8.87×103 dB cm2 g-1；四层堆叠后SET提升至70.8 dB。该膜还具有取向依赖性热功能，这种超薄、环保、轻质膜在单一平台集成了吸收主导型EMI屏蔽与双向热管理功能，为下一代可穿戴电子设备的电磁防护与红外调控提供了实用化路径。
电磁干扰(EMI)日益制约着柔性多功能电子材料的发展，但非对称结构设计与功能集成仍存在局限。本文报道了一种Janus层级膜材料——液态金属@聚多巴胺-MXene/Fe3O4@纤维素聚丙烯腈纳米纤维(LM@PDA-MXene/Fe3O4@CPNF)，通过静电纺丝制备Fe3O4掺杂的纤维素/聚丙烯腈纳米纤维支架，并采用真空辅助组装法构筑插层有核壳结构LM@PDA纳米颗粒的MXene层制得。该多尺度结构耦合了三种损耗机制：MXene渗流网络实现导电损耗，LM@PDA间隔物抑制堆叠并形成微电容器引发界面与偶极极化，多孔磁性入口改善阻抗匹配。在X波段，70 μm单层膜的平均电磁屏蔽效能(SET)达45.1 dB，厚度归一化比屏蔽效能(SSE/t)达8.87×103 dB cm2 g-1；四层堆叠后SET提升至70.8 dB。该膜还具有取向依赖性热功能，这种超薄、环保、轻质膜在单一平台集成了吸收主导型EMI屏蔽与双向热管理功能，为下一代可穿戴电子设备的电磁防护与红外调控提供了实用化路径。
2026, 42(10): 100293
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100293
Abstract:
为满足先进电子器件对电磁干扰屏蔽与高效热管理集成化日益增长的需求，本研究通过仿生层级界面设计，开发了一种多功能碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)。采用多级界面工程策略：首先，通过聚多巴胺活化改善界面粘附；其次，原位生长垂直排列的氧化锌纳米棒阵列，提供机械互锁、介电损耗及径向热传导路径；最后，通过片状碳纳米管网络桥接相邻纤维，形成致密、连续的导电框架。这种有机-无机“线-面”耦合结构实现了显著的多功能增强效果：复合材料在X波段的电磁干扰屏蔽效能达到30.8 dB，面外导热系数达0.71 W m-1 K-1，力学性能亦有显著提升——层间剪切强度与弯曲强度分别提高了57.4%和84.3%。此外，复合材料还展现出高效焦耳热效应与光热响应特性。本工作提出了一种可扩展的多级界面策略，实现了结构、热学与电磁功能的协同集成，为电磁干扰敏感领域中下一代结构材料的设计提供了可行的技术路径。
为满足先进电子器件对电磁干扰屏蔽与高效热管理集成化日益增长的需求，本研究通过仿生层级界面设计，开发了一种多功能碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)。采用多级界面工程策略：首先，通过聚多巴胺活化改善界面粘附；其次，原位生长垂直排列的氧化锌纳米棒阵列，提供机械互锁、介电损耗及径向热传导路径；最后，通过片状碳纳米管网络桥接相邻纤维，形成致密、连续的导电框架。这种有机-无机“线-面”耦合结构实现了显著的多功能增强效果：复合材料在X波段的电磁干扰屏蔽效能达到30.8 dB，面外导热系数达0.71 W m-1 K-1，力学性能亦有显著提升——层间剪切强度与弯曲强度分别提高了57.4%和84.3%。此外，复合材料还展现出高效焦耳热效应与光热响应特性。本工作提出了一种可扩展的多级界面策略，实现了结构、热学与电磁功能的协同集成，为电磁干扰敏感领域中下一代结构材料的设计提供了可行的技术路径。
2026, 42(10): 100299
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100299
Abstract:
电催化硝酸盐还原(NO3-RR)合成氨(NH3)为含硝酸盐工业废水资源化处理利用一体化提供了一条理想的路径。然而，该反应涉及多电子/质子转移步骤，在质子供应不足时动力学缓慢，导致氨选择性与产率低。本研究基于“氢穿梭接力”策略，设计了一种负载于镍泡沫(NF)上的Pd-Ru双金属催化剂(Pd-Ru/NF)，发现Pd位点主导硝酸盐活化与加氢过程，而Ru位点则高效裂解水分子产生活性氢物种(H*)。二者协同构成氢传递网络，实现反应位点间的氢溢流动态匹配，从而在加速硝酸盐加氢的同时，有效抑制析氢副反应(HER)。在-1.4 V (vs.RHE)电位下，Pd-Ru/NF催化剂的氨产率高达1.77 mmol cm-2 h-1，法拉第效率(FE)为85.95%。本工作通过构建双功能位点协同的氢接力机制，为设计高效NO3-RR催化剂提供了新范式。
电催化硝酸盐还原(NO3-RR)合成氨(NH3)为含硝酸盐工业废水资源化处理利用一体化提供了一条理想的路径。然而，该反应涉及多电子/质子转移步骤，在质子供应不足时动力学缓慢，导致氨选择性与产率低。本研究基于“氢穿梭接力”策略，设计了一种负载于镍泡沫(NF)上的Pd-Ru双金属催化剂(Pd-Ru/NF)，发现Pd位点主导硝酸盐活化与加氢过程，而Ru位点则高效裂解水分子产生活性氢物种(H*)。二者协同构成氢传递网络，实现反应位点间的氢溢流动态匹配，从而在加速硝酸盐加氢的同时，有效抑制析氢副反应(HER)。在-1.4 V (vs.RHE)电位下，Pd-Ru/NF催化剂的氨产率高达1.77 mmol cm-2 h-1，法拉第效率(FE)为85.95%。本工作通过构建双功能位点协同的氢接力机制，为设计高效NO3-RR催化剂提供了新范式。
2026, 42(10): 100330
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100330
Abstract:
含磷废水的大量排放会导致严重的水体富营养化，威胁全球水环境安全。电化学去离子(EDI)是一类极具应用潜力的废水除磷技术，但电极容量偏低、不对称体系容量失配的问题，严重限制了其工程实际应用。本研究采用一步水热法，在导电碳布(CC)表面原位生长具有立方体形貌的CoFe层状双金属氢氧化物(LDH)和具有纳米针状同轴结构的CoAl LDH，作为不对称EDI系统的自支撑阳极。得益于独特的多级结构与晶体特性，该材料具备更优异的离子传输动力学性能及丰富的活性位点。对比测试表明，CoAl LDH电极的电化学性能与磷酸盐吸附容量显著优于CoFe LDH电极。通过将阴、阳极质量比优化至2:1，有效改善了不对称体系的容量失配缺陷。优化后的CoAl LDH/CC阳极EDI系统在1.2 V工作电压下，磷酸盐吸附容量可达41.9 mg P g-1(毫克磷元素每克电极)，且长效稳定性优异，连续运行120 h后容量保有率仍维持在87%。该研究为高性能除磷EDI水处理系统的研发与应用提供了重要参考依据。
含磷废水的大量排放会导致严重的水体富营养化，威胁全球水环境安全。电化学去离子(EDI)是一类极具应用潜力的废水除磷技术，但电极容量偏低、不对称体系容量失配的问题，严重限制了其工程实际应用。本研究采用一步水热法，在导电碳布(CC)表面原位生长具有立方体形貌的CoFe层状双金属氢氧化物(LDH)和具有纳米针状同轴结构的CoAl LDH，作为不对称EDI系统的自支撑阳极。得益于独特的多级结构与晶体特性，该材料具备更优异的离子传输动力学性能及丰富的活性位点。对比测试表明，CoAl LDH电极的电化学性能与磷酸盐吸附容量显著优于CoFe LDH电极。通过将阴、阳极质量比优化至2:1，有效改善了不对称体系的容量失配缺陷。优化后的CoAl LDH/CC阳极EDI系统在1.2 V工作电压下，磷酸盐吸附容量可达41.9 mg P g-1(毫克磷元素每克电极)，且长效稳定性优异，连续运行120 h后容量保有率仍维持在87%。该研究为高性能除磷EDI水处理系统的研发与应用提供了重要参考依据。
2026, 42(10): 100333
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100333
Abstract:
具有高效光热转换与储能能力的相变材料(PCMs)在太阳能捕获、转换与存储方面展现出巨大潜力。然而，原始相变材料虽具有高潜热值，却存在光捕获吸收效率低、导热性差、相变材料泄漏、形状稳定性差等问题。为此，将相变材料与光热转换材料复合，并受植物“根须”结构启发，我们设计了一种新型仿生相变材料。该材料采用由碳化PBO纤维(CPF)与原位生成的镍纳米颗粒(NPs)限域碳纳米管(CNTs)构成的双碳结构(CPF@Ni/CNTs)作为三维多孔碳骨架支撑，以镍纳米颗粒为功能填料、石蜡(PW)为相变材料，成功制备出PW-CPF@Ni/CNTs相变复合材料。得益于三维网络多孔结构的物理吸附作用，实现了254%的高PW负载率，并在相变过程中有效抑制泄漏(300次热循环后泄漏率≤ 0.17%)。镍纳米颗粒的引入不仅构建了丰富的热传导通道，更通过局域表面等离子体共振(LSPR)效应与高宽带吸光特性的石墨化碳结构协同作用，显著提升了相变复合材料的光捕获与能量转换效率。最终，PW-CPF@Ni/CNTs相变复合材料展现出183.6 J g-1的潜热值、0.77 W (m K)-1的导热系数(较纯PW提升2.6倍)及96.69%的光热转换效率(100 mW cm-2光照强度)。此外，该相变复合材料在300次光热循环后仍保持优异的热可靠性。本研究提出了一种新型仿生根须状镍诱导双碳三维网络多孔结构用于可控制备多功能高性能相变复合材料，并对其光热转换机制进行了深入解析。这种新型相变复合材料在太阳能存储、太阳能热水器及电子器件热管理等领域具有重要应用价值。
具有高效光热转换与储能能力的相变材料(PCMs)在太阳能捕获、转换与存储方面展现出巨大潜力。然而，原始相变材料虽具有高潜热值，却存在光捕获吸收效率低、导热性差、相变材料泄漏、形状稳定性差等问题。为此，将相变材料与光热转换材料复合，并受植物“根须”结构启发，我们设计了一种新型仿生相变材料。该材料采用由碳化PBO纤维(CPF)与原位生成的镍纳米颗粒(NPs)限域碳纳米管(CNTs)构成的双碳结构(CPF@Ni/CNTs)作为三维多孔碳骨架支撑，以镍纳米颗粒为功能填料、石蜡(PW)为相变材料，成功制备出PW-CPF@Ni/CNTs相变复合材料。得益于三维网络多孔结构的物理吸附作用，实现了254%的高PW负载率，并在相变过程中有效抑制泄漏(300次热循环后泄漏率≤ 0.17%)。镍纳米颗粒的引入不仅构建了丰富的热传导通道，更通过局域表面等离子体共振(LSPR)效应与高宽带吸光特性的石墨化碳结构协同作用，显著提升了相变复合材料的光捕获与能量转换效率。最终，PW-CPF@Ni/CNTs相变复合材料展现出183.6 J g-1的潜热值、0.77 W (m K)-1的导热系数(较纯PW提升2.6倍)及96.69%的光热转换效率(100 mW cm-2光照强度)。此外，该相变复合材料在300次光热循环后仍保持优异的热可靠性。本研究提出了一种新型仿生根须状镍诱导双碳三维网络多孔结构用于可控制备多功能高性能相变复合材料，并对其光热转换机制进行了深入解析。这种新型相变复合材料在太阳能存储、太阳能热水器及电子器件热管理等领域具有重要应用价值。
2026, 42(10): 100337
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100337
Abstract:
高效灭藻与生态安全之间的矛盾是光催化治理有害藻华(HABs)的关键瓶颈。传统铜基光催化剂虽具有灭藻效果，但常引发严重的二次污染与水生态毒性。为解决这一矛盾，我们通过将LaCoO3(LCO)钙钛矿八面体共价锚定于2,4,6-三羟基苯-1,3,5-三甲醛(TP)和2,5-二氨基-1,4-苯二硫醇二盐酸盐(DABDT)溶剂热聚合而成的PTP-DABDT酰胺-亚胺功能骨架上，构建了具有生物安全性的S型异质结光催化材料。飞秒瞬态吸收光谱(fs-TA)和原位光照X射线光电子能谱(XPS)等证实了内建电场(IEF)的形成。该电场驱动超快S型电荷转移，在保持强氧化还原电势的同时能够有效抑制载流子复合。因此，改良后的20LCO/PTP-DABDT复合材料展现出优异的“杀藻-净化”协同性能：在铜绿微囊藻中实现64.39%叶绿素a降解以抑制藻华增殖，同时降解藻细胞释放的微囊藻毒素。更重要的是，对比毒性分析揭示了范式转变——传统铜基杀藻剂会导致非靶标生物(花鲈)100%死亡，而本体系存活率始终高于90%。本研究提出开创性的“生态调控”策略，为兼顾高效灭藻与环境生物安全性提供了可持续解决方案。
高效灭藻与生态安全之间的矛盾是光催化治理有害藻华(HABs)的关键瓶颈。传统铜基光催化剂虽具有灭藻效果，但常引发严重的二次污染与水生态毒性。为解决这一矛盾，我们通过将LaCoO3(LCO)钙钛矿八面体共价锚定于2,4,6-三羟基苯-1,3,5-三甲醛(TP)和2,5-二氨基-1,4-苯二硫醇二盐酸盐(DABDT)溶剂热聚合而成的PTP-DABDT酰胺-亚胺功能骨架上，构建了具有生物安全性的S型异质结光催化材料。飞秒瞬态吸收光谱(fs-TA)和原位光照X射线光电子能谱(XPS)等证实了内建电场(IEF)的形成。该电场驱动超快S型电荷转移，在保持强氧化还原电势的同时能够有效抑制载流子复合。因此，改良后的20LCO/PTP-DABDT复合材料展现出优异的“杀藻-净化”协同性能：在铜绿微囊藻中实现64.39%叶绿素a降解以抑制藻华增殖，同时降解藻细胞释放的微囊藻毒素。更重要的是，对比毒性分析揭示了范式转变——传统铜基杀藻剂会导致非靶标生物(花鲈)100%死亡，而本体系存活率始终高于90%。本研究提出开创性的“生态调控”策略，为兼顾高效灭藻与环境生物安全性提供了可持续解决方案。
2026, 42(10): 100338
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100338
Abstract:
共价有机框架(COF)作为析氢反应(HER)的光催化剂被广泛研究，但多数设计策略聚焦于光吸收或电荷分离，而非催化位点本身的H*脱附能垒。本研究从键分辨视角重新审视该问题：采用晶体轨道哈密顿布居(COHP)方法，将N-H反键轨道的占据程度作为量化描述符，用于评估希夫碱COF中亚胺氮原子对H*的结合强度。通过合成两种芘基COF (PY-BD与PY-DHBD)验证该描述符：在二醛连接体中引入两个酚羟基后，反键轨道占据率提升(ICOHP从-7.52增至-7.18 eV)，N-H键弱化，ΔGH*从-0.22 eV优化至0.04 eV (接近热中性)。可见光驱动的产氢速率相应从450 μmol g-1 h-1提升至1127 μmol g-1 h-1，达到PY-BD的2.5倍。该研究将COHP解析的反键占据率与金属催化中经典的d带中心理论并列，为调控富氮COF活性位点的HER性能提供了定量描述框架。
共价有机框架(COF)作为析氢反应(HER)的光催化剂被广泛研究，但多数设计策略聚焦于光吸收或电荷分离，而非催化位点本身的H*脱附能垒。本研究从键分辨视角重新审视该问题：采用晶体轨道哈密顿布居(COHP)方法，将N-H反键轨道的占据程度作为量化描述符，用于评估希夫碱COF中亚胺氮原子对H*的结合强度。通过合成两种芘基COF (PY-BD与PY-DHBD)验证该描述符：在二醛连接体中引入两个酚羟基后，反键轨道占据率提升(ICOHP从-7.52增至-7.18 eV)，N-H键弱化，ΔGH*从-0.22 eV优化至0.04 eV (接近热中性)。可见光驱动的产氢速率相应从450 μmol g-1 h-1提升至1127 μmol g-1 h-1，达到PY-BD的2.5倍。该研究将COHP解析的反键占据率与金属催化中经典的d带中心理论并列，为调控富氮COF活性位点的HER性能提供了定量描述框架。
2026, 42(10): 100350
Abstract:
手性光催化剂在光催化析氢领域展现出巨大潜力。然而，手性调控的硫化镉(CCdS)仍面临光生电荷分离不足的问题，这限制了其实际应用与进一步发展。本文通过简单物理混合法，构建了由CCdS与Co掺杂Ti3C2(CTC)组成的新型肖特基异质结光催化剂(CCdS/CTC)。该光催化剂在5 h内可从聚乳酸(PLA)微塑料中实现21937 μmol g-1的产氢量，同时将PLA转化为丙酮酸(PA)小分子。X射线光电子能谱(XPS)、原位X射线光电子能谱(原位XPS)及密度泛函理论(DFT)计算证实了CCdS与CTC接触界面的电荷转移。光电化学测试表明，CCdS的手性调控与所构建的异质结协同作用，有效促进了光生电荷的分离与传输。CCdS/CTC界面形成的肖特基异质结进一步提升了CCdS的光生载流子分离效率。手性调控与元素掺杂的协同效应显著抑制了光生电荷复合。本研究提出了一种将废塑料转化为氢燃料的有效策略，为可持续光催化剂的理性设计提供了参考，在环境修复与可再生能源生产领域具有应用潜力。
手性光催化剂在光催化析氢领域展现出巨大潜力。然而，手性调控的硫化镉(CCdS)仍面临光生电荷分离不足的问题，这限制了其实际应用与进一步发展。本文通过简单物理混合法，构建了由CCdS与Co掺杂Ti3C2(CTC)组成的新型肖特基异质结光催化剂(CCdS/CTC)。该光催化剂在5 h内可从聚乳酸(PLA)微塑料中实现21937 μmol g-1的产氢量，同时将PLA转化为丙酮酸(PA)小分子。X射线光电子能谱(XPS)、原位X射线光电子能谱(原位XPS)及密度泛函理论(DFT)计算证实了CCdS与CTC接触界面的电荷转移。光电化学测试表明，CCdS的手性调控与所构建的异质结协同作用，有效促进了光生电荷的分离与传输。CCdS/CTC界面形成的肖特基异质结进一步提升了CCdS的光生载流子分离效率。手性调控与元素掺杂的协同效应显著抑制了光生电荷复合。本研究提出了一种将废塑料转化为氢燃料的有效策略，为可持续光催化剂的理性设计提供了参考，在环境修复与可再生能源生产领域具有应用潜力。
2026, 42(10): 100354
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100354
Abstract:
传统电磁屏蔽材料已难以满足现代柔性电子设备与先进信息技术的快速发展需求。水凝胶凭借其优异的柔韧性、粘附性、快速响应性、易加工和功能修饰等特点，为开发柔性可穿戴电子设备提供了广阔前景。本研究通过反向生长策略和一锅聚合法制备了PAM/CMC/Fe3O4@ZIF-67多功能复合水凝胶。首先，利用乙二醇辅助溶剂热法制备花状微球结构的Fe3O4，随后将其整合到ZIF-67表面，获得Fe3O4@ZIF-67复合材料。随后，将复合材料引入含有PAM/CMC的三维网络中，形成兼具柔韧性、高含水量与导电磁性协同效应的多功能水凝胶。实验结果表明：PCZF-2水凝胶的平均电磁干扰屏蔽效能(EMI SE)为36.08 dB，电导率为0.93 S m-1，压缩模量为398.0 kPa，压缩变形率为64.1%，含水量为625.72%，吸水率为240.82%。优异的附着能力和和高灵敏度(0-100%，GF=1.40，R2=0.995)，实现了水凝胶人机交互友好的应变传感。本研究为开发兼具电磁屏蔽能效和传感功能的一体化韧性多功能材料提供了一种有效策略。
传统电磁屏蔽材料已难以满足现代柔性电子设备与先进信息技术的快速发展需求。水凝胶凭借其优异的柔韧性、粘附性、快速响应性、易加工和功能修饰等特点，为开发柔性可穿戴电子设备提供了广阔前景。本研究通过反向生长策略和一锅聚合法制备了PAM/CMC/Fe3O4@ZIF-67多功能复合水凝胶。首先，利用乙二醇辅助溶剂热法制备花状微球结构的Fe3O4，随后将其整合到ZIF-67表面，获得Fe3O4@ZIF-67复合材料。随后，将复合材料引入含有PAM/CMC的三维网络中，形成兼具柔韧性、高含水量与导电磁性协同效应的多功能水凝胶。实验结果表明：PCZF-2水凝胶的平均电磁干扰屏蔽效能(EMI SE)为36.08 dB，电导率为0.93 S m-1，压缩模量为398.0 kPa，压缩变形率为64.1%，含水量为625.72%，吸水率为240.82%。优异的附着能力和和高灵敏度(0-100%，GF=1.40，R2=0.995)，实现了水凝胶人机交互友好的应变传感。本研究为开发兼具电磁屏蔽能效和传感功能的一体化韧性多功能材料提供了一种有效策略。
2026, 42(10): 100226
doi: 10.1016/j.actphy.2025.100226
Abstract:
在可持续发展需求驱动下，开发后锂离子电化学储能体系已成为当前的研究焦点。可充电镁金属电池(RMBs)凭借金属镁负极资源丰度高、体积比容量大及无枝晶沉积的安全特性，展现出突出的下一代储能技术潜力。近年来镁兼容电解液的突破性进展有效破解了负极钝化和低库仑效率等难题，推动RMBs研究迈入新阶段。然而，二价镁离子的强极化效应与高电荷密度特征，使其与正极材料间产生强静电力作用，导致缓慢的固态扩散动力学，这成为制约RMBs能量密度与循环稳定性的核心瓶颈。本文系统梳理了RMBs无机正极材料的最新进展，重点针对聚阴离子化合物、氧化物、硫化物和硒化物四大类材料体系展开分析，探究了材料结构、电化学性能与镁离子存储机制之间的关联，既讨论了重大进展也分析了持续存在的问题，从聚阴离子化合物的循环寿命到氧化物的动力学障碍，再到硫属化合物的穿梭效应等等。在此基础上，总结了应对这些挑战的有效材料工程策略，包括缩短扩散路径的纳米结构设计、增强导电性的复合工程、促进离子传输的层间扩展、创造活性位点的缺陷调控、非晶化处理以及稳定晶体结构的元素掺杂等。针对特定材料局限性，合理整合上述策略对突破当前性能瓶颈至关重要。期望未来研究重点发展先进原位/工况表征技术，探索新型正极材料设计范式，并致力于电极-电解质体系的协同匹配。本综述旨在为设计高性能RMBs正极材料提供理论支持，推动可充电镁金属电池的技术进步与实际应用。
在可持续发展需求驱动下，开发后锂离子电化学储能体系已成为当前的研究焦点。可充电镁金属电池(RMBs)凭借金属镁负极资源丰度高、体积比容量大及无枝晶沉积的安全特性，展现出突出的下一代储能技术潜力。近年来镁兼容电解液的突破性进展有效破解了负极钝化和低库仑效率等难题，推动RMBs研究迈入新阶段。然而，二价镁离子的强极化效应与高电荷密度特征，使其与正极材料间产生强静电力作用，导致缓慢的固态扩散动力学，这成为制约RMBs能量密度与循环稳定性的核心瓶颈。本文系统梳理了RMBs无机正极材料的最新进展，重点针对聚阴离子化合物、氧化物、硫化物和硒化物四大类材料体系展开分析，探究了材料结构、电化学性能与镁离子存储机制之间的关联，既讨论了重大进展也分析了持续存在的问题，从聚阴离子化合物的循环寿命到氧化物的动力学障碍，再到硫属化合物的穿梭效应等等。在此基础上，总结了应对这些挑战的有效材料工程策略，包括缩短扩散路径的纳米结构设计、增强导电性的复合工程、促进离子传输的层间扩展、创造活性位点的缺陷调控、非晶化处理以及稳定晶体结构的元素掺杂等。针对特定材料局限性，合理整合上述策略对突破当前性能瓶颈至关重要。期望未来研究重点发展先进原位/工况表征技术，探索新型正极材料设计范式，并致力于电极-电解质体系的协同匹配。本综述旨在为设计高性能RMBs正极材料提供理论支持，推动可充电镁金属电池的技术进步与实际应用。
2026, 42(10): 100300
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100300
Abstract:
泡孔结构决定了聚合物基体与功能网络的空间分布，是优化材料与电磁波相互作用的决定性因素。近年来，超临界二氧化碳(scCO2)发泡技术凭借其独特的气体模板导向下的分子与填料重组能力，能够制备微观结构精确可控的轻质多孔材料，其性能明显优于传统实心复合材料或化学发泡材料。因此，该技术已成为电磁防护领域一种具有变革意义的制备策略。基于此，scCO2发泡技术为开发具有可调谐介电性能和增强阻抗匹配的高性能电磁干扰(EMI)屏蔽与微波吸收材料提供了一个多功能平台。本综述重点介绍了电磁防护用scCO2发泡聚合物复合材料的最新研究进展。本文全面总结了其基础发泡机理，系统探讨了柔性与刚性泡沫体系(涵盖从单层纳米复合材料到复杂的梯度及多层结构)的结构演变过程，并论证了其通过内部多次反射和散射等机制所带来的耗散能力的提升。最后，本文探讨了该领域面临的挑战与未来发展方向，包括建立严密的“结构-工艺-性能”关联机制、结合多物理场仿真进行逆向结构设计，以及开发可持续的闭环材料生命周期。这些探讨旨在为下一代吸收主导型电磁防护材料的理性设计提供理论基础与技术指导。
泡孔结构决定了聚合物基体与功能网络的空间分布，是优化材料与电磁波相互作用的决定性因素。近年来，超临界二氧化碳(scCO2)发泡技术凭借其独特的气体模板导向下的分子与填料重组能力，能够制备微观结构精确可控的轻质多孔材料，其性能明显优于传统实心复合材料或化学发泡材料。因此，该技术已成为电磁防护领域一种具有变革意义的制备策略。基于此，scCO2发泡技术为开发具有可调谐介电性能和增强阻抗匹配的高性能电磁干扰(EMI)屏蔽与微波吸收材料提供了一个多功能平台。本综述重点介绍了电磁防护用scCO2发泡聚合物复合材料的最新研究进展。本文全面总结了其基础发泡机理，系统探讨了柔性与刚性泡沫体系(涵盖从单层纳米复合材料到复杂的梯度及多层结构)的结构演变过程，并论证了其通过内部多次反射和散射等机制所带来的耗散能力的提升。最后，本文探讨了该领域面临的挑战与未来发展方向，包括建立严密的“结构-工艺-性能”关联机制、结合多物理场仿真进行逆向结构设计，以及开发可持续的闭环材料生命周期。这些探讨旨在为下一代吸收主导型电磁防护材料的理性设计提供理论基础与技术指导。
