Electrocatalytic CO2 reduction technology is key to mitigating greenhouse gas emissions and the energy crisis. However, controlling the selectivity of CO2RR products at low overpotential remains a challenge. In this paper, we predicted five high-performance CO2RR electrocatalysts with different product-specific selectivities at the theoretical level based on the advantages of the compositional structure and the tunable pore size of 2D π-conjugated MOFs. In addition, through the reaction mechanism and electronic structure analysis, we found that the synergistic interaction between metal atoms and organic linkers of 2D MOFs can effectively regulate the electronic structure of the active center. Their pore size as well as the diversity of carbon materials can regulate the spin magnetic moments of the metal atoms, thus affecting the improvement of their catalytic performance. Meanwhile, the oxygen or carbon affinity of the catalyst surface determines the differences in the formation of key intermediates, which ultimately determines the reaction path and product selectivity. These insights we present will be useful for the development and design of highly active CO2RR electrocatalysts.
Recent Advances on π-Conjugated Polymers as Active Elements in High Performance Organic Field-Effect Transistors
作为高性能有机半导体材料,π-共轭聚合物因其价格低廉、溶液可加工性、机械柔性和光电性能可调等优点而备受关注。在过去的几十年里,聚合物基的p型、n型甚至双极型有机氟化合物的研究取得了很大的进展。通过化学修饰和取向优化,许多共轭聚合物显示出优异的迁移率,有的在OFFE 3中的迁移率甚至大于10 cm ~ 2 V ~(-1)s ~(-1),这使得它们在有机电子器件中具有很好的应用前景。本文从分子设计和组装策略两个方面综述了近年来用于OFFERS的高性能聚合物的研究进展。最后,对共轭聚合物的设计和发展提出了挑战和展望。
Controlling Metastability through Annealing of High-Entropy Nanoalloy Electrocatalysts to Boost Performance towards the Oxygen Evolution Reaction
University of Duisburg-Essen(杜伊斯堡-埃森大学);Max Planck Institute for Sustainable Materials(马克斯·普朗克可持续材料研究所);Max Planck Institute for Chemical Energy Conversion(马克斯·普朗克化学能转换研究所);CENIDE─Center for Nanointegration Duisburg-Essen(杜伊斯堡-埃森纳米集成中心);Univ Rouen Normandie, CNRS, INSA Rouen Normandie, Groupe de Physique des Matériaux, UMR 6634(鲁昂诺曼底大学、法国国家科学研究中心、鲁昂诺曼底国立应用科学学院、材料物理研究组)
Electrospun Conjugated Polymer/Fullerene Hybrid Fibers: Photoactive Blends, Conductivity through Tunnelling-AFM, Light-Scattering, and Perspective for Their Use in Bulk-Heterojunction Organic Solar Cells
Synergistic Effect of Multi-Walled Carbon Nanotubes and Ladder-Type Conjugated Polymers on the Performance of N-Type Organic Electrochemical Transistors
One-dimensional van der Waals heterostructures as efficient metal-free oxygen electrocatalysts
二维共价有机骨架(2D-COFs)是一类具有明确分子结构的新型催化材料。2D纳米片的堆叠和大的固有带隙显著削弱了它们的性能。在这里,我们报告的同轴一维范德华异质结构(1D vdWHs)组成的碳纳米管(CNT)的核心和厚度可调的噻吩并噻吩-芘COF壳使用基于溶液的原位包裹方法。密度泛函理论计算和原位及非原位光谱分析表明,噻吩并噻吩基上的碳硫区域是催化活性中心。独特的同轴结构使得能够根据COF壳的厚度从CNT核到COF壳进行可控的n掺杂,这降低了COF的带隙和功函数。因此,活性催化位点和吸附的氧中间体之间的电荷转移势垒变得较低,导致它们对氧氧化还原反应的催化活性显著增强。它能够实现高性能可充电锌空气电池,在40 mA cm-2的高电流密度下具有696 mAh gZn-1的比容量和出色的循环稳定性。1D vdWH为创建多维vdWH打开了大门,用于探索基础物理和化学,以及电化学,电子学,光子学等领域的实际应用。
Observation of Anderson localization transitions in a two-dimensional conjugated metal-organic framework
Tianjin University(天津大学);Key Laboratory of Organic Integrated Circuits, Ministry of Education(教育部有机集成电路重点实验室);Tianjin Key Laboratory of Molecular Optoelectronic Sciences(天津市分子光电科学重点实验室);Collaborative Innovation Center of Chemical Science and Engineering (Tianjin)((天津)化工过程与先进制造国家重点实验室协同创新中心);Center for Joint Quantum Studies(联合量子研究中心);Tianjin Key Laboratory of Low Dimensional Materials Physics and Preparing Technology(天津市低维材料物理与制备技术重点实验室)
Unravelling the influence of shell thickness in organic functionalized Cu2O nanoparticles on C2+ products distribution in electrocatalytic CO2 reduction
本研究制备不同 ODA 壳厚的 Cu2O 纳米催化剂,结合表征、DFT 与原位光谱揭示壳层排列及中间体稳定机制,实现乙醇和乙烯总法拉第效率超 73%。
Mode-selective vibrational control of charge transport in $π$-conjugated molecular materials
有机材料的柔软特性导致了分子核动力学和电子动力学之间的强耦合。这种耦合开辟了通过诱导分子振动运动来控制有机电子器件中的电荷传输的途径。然而,尽管令人鼓舞的理论预测,这种控制的实验实现仍然难以捉摸。在这里,我们实验证明,在一个模型的有机光电子器件的光电导可以控制的分子振动的选择性激发。利用超快红外激光源在并五苯/C60光敏电阻中产生振动运动的相干叠加,我们观察到在1500-1700 cm $^{-1}$区域中的某些模式的激发导致光电流增强。受激振动主要影响被捕获的载流子。这种效应取决于振动的性质,其模式特异性可以很好地描述为分子间电子耦合的振动调制。因此,振动控制为研究(生物)分子材料中的电子-声子耦合和电荷动力学提供了一种新的工具。
Role of structure and charge trapping on the bipolaron formation and magnetic-field response of gated conjugated polymers
Institut national de la recherche scientifique (INRS)(国家科学研究学院);University of Mons(蒙斯大学);Institute of Chemistry and Processes for Energy Environment and Health (ICPEES), University of Strasbourg, CNRS(斯特拉斯堡大学化学、能源、环境与健康过程研究所(CNRS));Namur Institute of Structured Matter, Université de Namur(纳慕尔结构物质研究所,纳慕尔大学)
Highly polar groups and supramolecular order enable charge injection and long-range conductivity in organic materials without extended π-systems
Heidelberg University(海德堡大学);Ulm University(乌尔姆大学);Universidad de Cantabria(坎塔布里亚大学);Universidad Autónoma de Madrid(马德里自治大学);Eindhoven University of Technology(埃因霍温理工大学)
Conetronics in 2D Metal-Organic Frameworks: Double Dirac Cones, Magnetic Half Dirac Cones and Quantum Anomalous Hall Effect
基于最近合成的Ni_3C_(12)S_(12)类二维金属有机骨架,我们预测了M_3C_(12)S_(12)和M_3C_(12)O_(12)的电子性质,其中M为Zn,Cd,Hg,Be,Mg,M轨道对费米能级附近的能带没有贡献.对于M3 C 12 S 12,它们的能带结构表现为具有不同费米速度的双狄拉克锥,分别为n型和p型,它们可以通过百分之几的应变进行切换。两个锥体的交叉被保护为非杂交,导致在2D节点线半金属中在相同的k点处的两个独立的通道,类似于自旋电子学中的自旋通道,使得conetronics器件成为可能。节点线环正好在它们的交叉点处,它们在费米能级处既是电子袋又是空穴袋,由于完美的n-p补偿,可以产生当磁场无限大时不会饱和的磁阻。对于M3 C12 O 12,连同共轭金属-三儿茶酚聚合物M3(HHTP)2,自旋极化慢狄拉克锥中心精确地钉扎在费米能级,使得系统仅在一个自旋或锥通道中传导。量子反常霍尔效应可以出现在具有不可忽略的自旋轨道耦合的MOFs中,如Cu_3C_(12)O_(12)。具有不同M的M3 C12 S12和M3 C12 O 12的化合物可用于构建自旋电子和锥选择异质结构器件,可通过应变或静电门控来调节。
Benchmarking theoretical electronic structure methods with photoemission orbital tomography
在过去的十年中,光电子发射轨道层析成像(POT)已经发展成为一个强大的工具,研究吸附在(金属)表面的有机分子的电子结构。通过测量光电子的角分布作为结合能的函数,并利用分子轨道的动量空间特征,POT导致在有机/金属界面的电子态密度的轨道分辨图像。在这一结合实验和理论的工作中,我们应用POT的原型有机$π$共轭分子双蒽(C $_{28}$ H $_{14}$),形成一个高度取向的单层铜(110)表面。在实验上,我们确定了前所未有的13个$π$和12个$σ$轨道的双蒽,并测量了它们各自的结合能和光谱线型在双蒽/Cu(110)界面。从理论上讲,我们执行密度泛函计算这个接口采用四个广泛使用的交换相关泛函的广义梯度近似的家庭,以及全球和范围分离的混合泛函。通过分析轨道投影态密度的电子结构,我们得到了详细的理论与实验的轨道评估。这使我们能够基准性能的调查功能方面的能力占轨道能量排列在有机/金属界面。
Band Renormalization in a Metal-Organic Framework/Au(111) Triple-Lattice Heterostructure
Fudan University(复旦大学);Westlake University(西湖大学);Westlake Institute for Advanced Study(西湖高等研究院);Songshan Lake Materials Laboratory(松山湖材料实验室);Central South University(中南大学);Shanghai Synchrotron Radiation Facility, Shanghai Advanced Research Institute, Chinese Academy of Sciences(中国科学院上海高等研究院上海同步辐射光源)
Steering Selective Formation and 2D Crystallization of [4]Radialenes on Au(111) via [1+1+1+1] Cycloaddition of Isocyanides and Enantioselective Molecular Recognition
State Key Laboratory of Natural Medicines, School of Pharmacy, China Pharmaceutical University(中国药科大学药剂学院天然药物重点实验室);School of Chemistry and Molecular Engineering, East China University of Science & Technology(华东理工大学化学与分子工程学院);ChangXin Memory Technologies, Inc. (CXMT)(长鑫存储技术有限公司)