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2026, 42(9): 1793-1806
doi: 10.11862/CJIC.20260035
Abstract:
水系多价金属离子电池是基于水系电解液，通过多价金属离子在电极材料中嵌入/脱出工作的新型储能设备。该类电池兼具高安全性、高离子电导率和高理论容量等显著优势，近年来受到广泛关注。然而，多价金属离子具有较高的电荷密度，导致其在水系电解液中具有较高的去溶剂化能垒，而且其在正极材料中的固相扩散又面临动力学扩散障碍，这严重限制了其电化学性能与进一步发展。针对上述面临的关键挑战，开发具有快速离子传输通道的正极材料至关重要。在众多候选材料中，普鲁士蓝类似物(PBAs)由于具有开放的三维框架结构、可调的氧化还原活性中心及易于规模化制备等特点，被广泛应用于水系多价金属离子电池正极。然而，PBAs在实际应用中仍面临导电性不佳和结构稳定性不足等挑战。针对这些问题，当前研究主要通过构筑多金属活性位点、与高导电材料复合等手段，优化PBAs的电荷传输动力学与结构稳定性。本文系统综述了PBA基复合材料的合理设计策略及其在水系多价金属离子电池正极中的应用，为高性能储能设备的开发提供具有参考价值的研究思路。
水系多价金属离子电池是基于水系电解液，通过多价金属离子在电极材料中嵌入/脱出工作的新型储能设备。该类电池兼具高安全性、高离子电导率和高理论容量等显著优势，近年来受到广泛关注。然而，多价金属离子具有较高的电荷密度，导致其在水系电解液中具有较高的去溶剂化能垒，而且其在正极材料中的固相扩散又面临动力学扩散障碍，这严重限制了其电化学性能与进一步发展。针对上述面临的关键挑战，开发具有快速离子传输通道的正极材料至关重要。在众多候选材料中，普鲁士蓝类似物(PBAs)由于具有开放的三维框架结构、可调的氧化还原活性中心及易于规模化制备等特点，被广泛应用于水系多价金属离子电池正极。然而，PBAs在实际应用中仍面临导电性不佳和结构稳定性不足等挑战。针对这些问题，当前研究主要通过构筑多金属活性位点、与高导电材料复合等手段，优化PBAs的电荷传输动力学与结构稳定性。本文系统综述了PBA基复合材料的合理设计策略及其在水系多价金属离子电池正极中的应用，为高性能储能设备的开发提供具有参考价值的研究思路。
2026, 42(9): 1845-1870
doi: 10.11862/CJIC.20260059
Abstract:
水电解制氢是实现大规模绿色氢能的关键技术，其能量转换效率受限于阳极析氧反应(oxygen evolution reaction，OER)缓慢的动力学过程，同时催化剂在苛刻工况下的稳定性亦面临挑战。传统实验“试错法”在广阔的化学空间中探索高性能阳极材料难度巨大。近年来，结合基于密度泛函理论(density functional theory，DFT)的高通量计算(high-throughput computing，HTC)与机器学习(machine learning，ML)技术，利用理论模拟与数据挖掘驱动新材料的发现，为高性能OER催化剂的研发提供了创新解决方案。本文综述了该研究范式在OER催化剂设计中的进展：首先概述了OER的反应机制、计算框架及高通量计算工作流程，并介绍了涵盖多模态数据集构建、物理特征工程与先进算法架构的ML工作流；其次，重点探讨了3类典型材料体系的探索成果，包括贵金属(Ir/Ru基)氧化物、廉价金属氧化物/氢氧化物(如层状水滑石、钙钛矿等)以及高熵合金及其衍生的氧化物；最后，总结了当前领域在数据标准化、模型泛化能力及真实工况模拟等方面的挑战，展望了生成式人工智能(AI-generated content，AIGC)与无人实验室在未来全流程自动化材料研发中的前景。
水电解制氢是实现大规模绿色氢能的关键技术，其能量转换效率受限于阳极析氧反应(oxygen evolution reaction，OER)缓慢的动力学过程，同时催化剂在苛刻工况下的稳定性亦面临挑战。传统实验“试错法”在广阔的化学空间中探索高性能阳极材料难度巨大。近年来，结合基于密度泛函理论(density functional theory，DFT)的高通量计算(high-throughput computing，HTC)与机器学习(machine learning，ML)技术，利用理论模拟与数据挖掘驱动新材料的发现，为高性能OER催化剂的研发提供了创新解决方案。本文综述了该研究范式在OER催化剂设计中的进展：首先概述了OER的反应机制、计算框架及高通量计算工作流程，并介绍了涵盖多模态数据集构建、物理特征工程与先进算法架构的ML工作流；其次，重点探讨了3类典型材料体系的探索成果，包括贵金属(Ir/Ru基)氧化物、廉价金属氧化物/氢氧化物(如层状水滑石、钙钛矿等)以及高熵合金及其衍生的氧化物；最后，总结了当前领域在数据标准化、模型泛化能力及真实工况模拟等方面的挑战，展望了生成式人工智能(AI-generated content，AIGC)与无人实验室在未来全流程自动化材料研发中的前景。
2026, 42(9): 1871-1892
doi: 10.11862/CJIC.20260168
Abstract:
金属有机框架(MOFs)具有高比表面积、可调的活性位点及结构多样性等独特优势，使其在电催化尿素氧化反应(UOR)中展现出巨大的应用潜力。本文从电催化剂设计策略、合成方法、性能评价方法及反应机制类型4个方面出发，系统综述MOF基电催化剂在UOR中的研究进展，以揭示MOF基催化剂结构与UOR性能之间的内在构效关系，总结当前研究面临的关键挑战，并为高效MOF基UOR电催化剂的精准设计与开发提供参考。
金属有机框架(MOFs)具有高比表面积、可调的活性位点及结构多样性等独特优势，使其在电催化尿素氧化反应(UOR)中展现出巨大的应用潜力。本文从电催化剂设计策略、合成方法、性能评价方法及反应机制类型4个方面出发，系统综述MOF基电催化剂在UOR中的研究进展，以揭示MOF基催化剂结构与UOR性能之间的内在构效关系，总结当前研究面临的关键挑战，并为高效MOF基UOR电催化剂的精准设计与开发提供参考。
2026, 42(9): 1893-1909
doi: 10.11862/CJIC.20260144
Abstract:
电催化二氧化碳还原反应(eCO2RR)为实现碳资源循环利用与碳中和目标提供了重要途径。金属有机框架材料(MOFs)凭借结构可设计性强、孔道可调及活性位点高度分散等优势，在eCO2RR领域展现出良好的应用前景，但其在反应过程中的结构重构与真实活性物种的识别方面仍面临挑战。本文系统综述了原位傅里叶红外光谱、原位拉曼光谱、原位紫外可见吸收光谱、原位X射线吸收光谱、原位X射线衍射、原位差分电化学质谱及循环伏安法等原位表征技术在MOFs基催化剂的eCO2RR研究中的进展，重点阐述了各类技术在中间体识别、金属价态演变、配位环境变化、结构重构行为及产物生成路径解析等各方面中的作用与优势。与已有综述侧重表征技术自身介绍不同，本文以MOFs动态重构与真实活性位点溯源为主线，系统梳理了多尺度原位表征如何揭示MOFs本征结构的重构与催化性能之间的关系。此外，本文还展望了多技术联用、时空分辨率提升以及原位数据与理论计算/机器学习深度融合等未来发展方向。通过整合上述原位表征信息，为深入认识真实活性位点、阐明反应机理以及设计高效MOFs基电催化体系提供参考。
电催化二氧化碳还原反应(eCO2RR)为实现碳资源循环利用与碳中和目标提供了重要途径。金属有机框架材料(MOFs)凭借结构可设计性强、孔道可调及活性位点高度分散等优势，在eCO2RR领域展现出良好的应用前景，但其在反应过程中的结构重构与真实活性物种的识别方面仍面临挑战。本文系统综述了原位傅里叶红外光谱、原位拉曼光谱、原位紫外可见吸收光谱、原位X射线吸收光谱、原位X射线衍射、原位差分电化学质谱及循环伏安法等原位表征技术在MOFs基催化剂的eCO2RR研究中的进展，重点阐述了各类技术在中间体识别、金属价态演变、配位环境变化、结构重构行为及产物生成路径解析等各方面中的作用与优势。与已有综述侧重表征技术自身介绍不同，本文以MOFs动态重构与真实活性位点溯源为主线，系统梳理了多尺度原位表征如何揭示MOFs本征结构的重构与催化性能之间的关系。此外，本文还展望了多技术联用、时空分辨率提升以及原位数据与理论计算/机器学习深度融合等未来发展方向。通过整合上述原位表征信息，为深入认识真实活性位点、阐明反应机理以及设计高效MOFs基电催化体系提供参考。
2026, 42(9): 1910-1932
doi: 10.11862/CJIC.20260188
Abstract:
锂硫电池因超高的理论能量密度(2 600 Wh·kg-1)和环境友好性，被认为是下一代能量存储系统的有力候选者。然而，多硫化锂(LiPS)的穿梭效应、锂枝晶的生长以及硫正极的体积膨胀等问题的存在，严重限制了锂硫电池的商业化进程。金属有机框架(MOF)衍生材料因具有高比表面积、丰富的活性位点及优异的结构稳定性，可高效阻止LiPS穿梭，加快氧化还原动力学进程，是锂硫电池隔膜理想的改性材料，具有独特优势。本文主要介绍了MOF衍生材料在锂硫电池隔膜中的应用，以所得金属基材料的种类(如金属纳米颗粒、氧化物、硫化物与其他金属化合物等)为依据，首先阐述了常见MOF衍生材料的合成策略，然后深入分析了其在隔膜中的作用机制及效果，最后展望了其在锂硫电池隔膜中应用的发展方向，旨在为未来的研究提供理论依据。
锂硫电池因超高的理论能量密度(2 600 Wh·kg-1)和环境友好性，被认为是下一代能量存储系统的有力候选者。然而，多硫化锂(LiPS)的穿梭效应、锂枝晶的生长以及硫正极的体积膨胀等问题的存在，严重限制了锂硫电池的商业化进程。金属有机框架(MOF)衍生材料因具有高比表面积、丰富的活性位点及优异的结构稳定性，可高效阻止LiPS穿梭，加快氧化还原动力学进程，是锂硫电池隔膜理想的改性材料，具有独特优势。本文主要介绍了MOF衍生材料在锂硫电池隔膜中的应用，以所得金属基材料的种类(如金属纳米颗粒、氧化物、硫化物与其他金属化合物等)为依据，首先阐述了常见MOF衍生材料的合成策略，然后深入分析了其在隔膜中的作用机制及效果，最后展望了其在锂硫电池隔膜中应用的发展方向，旨在为未来的研究提供理论依据。
2026, 42(9): 1807-1815
doi: 10.11862/CJIC.20250363
Abstract:
The development of efficient catalysts for water oxidation is pivotal for advancing sustainable energy technologies, such as overall water splitting and carbon dioxide reduction. While molecular catalysts offer precise tunability at the atomic level, their practical application is hindered by instability and poor recyclability. Recent advances in metal covalent organic frameworks (MCOFs) have bridged homogeneous molecular catalysts and robust heterogeneous materials, offering a promising platform for durable water oxidation. This review highlights recent progress in the development of MCOF-based water oxidation catalysts, with a focus on design strategies, structure-activity relationships, and mechanistic insights.
The development of efficient catalysts for water oxidation is pivotal for advancing sustainable energy technologies, such as overall water splitting and carbon dioxide reduction. While molecular catalysts offer precise tunability at the atomic level, their practical application is hindered by instability and poor recyclability. Recent advances in metal covalent organic frameworks (MCOFs) have bridged homogeneous molecular catalysts and robust heterogeneous materials, offering a promising platform for durable water oxidation. This review highlights recent progress in the development of MCOF-based water oxidation catalysts, with a focus on design strategies, structure-activity relationships, and mechanistic insights.
2026, 42(9): 1816-1844
doi: 10.11862/CJIC.20250383
Abstract:
In the context of the global energy transition, lithium-ion batteries have emerged as the predominant energy storage technology. However, their fast-charging capabilities continue to be limited by challenges such as lithium dendrite formation, electrode volume expansion, and interfacial instability. Metal-organic frameworks (MOFs) offer promising opportunities to improve battery performance owing to their high specific surface area, tunable pore architectures, and abundant redox-active sites. Their ordered porous structure not only promotes efficient ion transport and electrolyte penetration but also enables the incorporation of numerous active sites through precise structural design. This review systematically outlines recent progress in the use of MOFs and their derivatives for fast-charging lithium-ion batteries, with a focus on their applications in electrode materials and critical battery components, as well as the associated enhancement mechanisms. It aims to provide guidance for the design and development of high-performance MOF-based materials for fast-charging batteries.
In the context of the global energy transition, lithium-ion batteries have emerged as the predominant energy storage technology. However, their fast-charging capabilities continue to be limited by challenges such as lithium dendrite formation, electrode volume expansion, and interfacial instability. Metal-organic frameworks (MOFs) offer promising opportunities to improve battery performance owing to their high specific surface area, tunable pore architectures, and abundant redox-active sites. Their ordered porous structure not only promotes efficient ion transport and electrolyte penetration but also enables the incorporation of numerous active sites through precise structural design. This review systematically outlines recent progress in the use of MOFs and their derivatives for fast-charging lithium-ion batteries, with a focus on their applications in electrode materials and critical battery components, as well as the associated enhancement mechanisms. It aims to provide guidance for the design and development of high-performance MOF-based materials for fast-charging batteries.
2026, 42(9): 1933-1944
doi: 10.11862/CJIC.20250373
Abstract:
Developing high-performance electrocatalysts for the alkaline hydrogen oxidation reaction (HOR) is essential for advancing alkaline hydrogen fuel cells. Here, we report the synthesis of ruthenium (Ru) catalysts with tuned crystallinity and oxidation degree. By combining template-assisted synthesis with controlled thermal treatment, amorphous, partially crystalline, highly crystalline, and partially oxidized Ru products were successfully obtained. Catalysts with moderate crystallinity and partial oxidation exhibit enhanced catalytic activity toward the alkaline hydrogen oxidation reaction. The optimized Ru-RuO2 catalyst achieved a mass activity of 81.66 mA·mgRu-1, which was 2.27 times that of commercial Pt/C under identical conditions. The improved activity is attributed to the synergistic effect of moderate crystallinity and partial oxidation, which favors a favorable Tafel-Volmer reaction pathway.
Developing high-performance electrocatalysts for the alkaline hydrogen oxidation reaction (HOR) is essential for advancing alkaline hydrogen fuel cells. Here, we report the synthesis of ruthenium (Ru) catalysts with tuned crystallinity and oxidation degree. By combining template-assisted synthesis with controlled thermal treatment, amorphous, partially crystalline, highly crystalline, and partially oxidized Ru products were successfully obtained. Catalysts with moderate crystallinity and partial oxidation exhibit enhanced catalytic activity toward the alkaline hydrogen oxidation reaction. The optimized Ru-RuO2 catalyst achieved a mass activity of 81.66 mA·mgRu-1, which was 2.27 times that of commercial Pt/C under identical conditions. The improved activity is attributed to the synergistic effect of moderate crystallinity and partial oxidation, which favors a favorable Tafel-Volmer reaction pathway.
2026, 42(9): 1945-1958
doi: 10.11862/CJIC.20260147
Abstract:
To overcome the non-radiative energy dissipation that weakens the intrinsic emission of metal-organic frameworks (MOFs), a fluorophore functionalization strategy was applied to restrict intramolecular ligand motion and to enhance the photoluminescence. Two analogous frameworks were synthesized and systematically compared: {[Cd(4bpyttz)(CDA)]·2DMF}n (MOF 1), constructed from a ligand with a rigidly fused thiazolo[5,4-d]thiazole (TTZ) core, and [Cd(4bbpy)(CDA)]n (MOF 2), which incorporates a freely rotatable phenyl core (4bpyttz=2,5-bis(pyridin-4-yl)thiazolo[5,4-d]thiazole, 4bbpy=1,4-bis(pyridin-4-yl)benzene, H2CDA=4,4′-carbonyldibenzoic acid). Photophysical and density functional theory (DFT) studies reveal that the TTZ core localizes both the HOMO and LUMO on itself, thereby deactivating the ligand-to-ligand charge transfer (LLCT) pathway present in MOF 1. This core rigidification enforces ordered π…π stacking and suppresses non-radiative decay, leading to dramatically enhanced solid-state photoluminescence. Consequently, MOF 1 functions as a highly selective turn-off fluorescent sensor for nitrofuran antibiotics in aqueous media, achieving limits of detection of 1.59 μmol·L-1 for nitrofurazone (NZF) and 2.77 μmol·L-1 for nitrofurantoin (NFT). Mechanistic studies show that this rapid quenching is primarily governed by the inner filter effect (IFE) coupled with photoinduced electron transfer (PET).
To overcome the non-radiative energy dissipation that weakens the intrinsic emission of metal-organic frameworks (MOFs), a fluorophore functionalization strategy was applied to restrict intramolecular ligand motion and to enhance the photoluminescence. Two analogous frameworks were synthesized and systematically compared: {[Cd(4bpyttz)(CDA)]·2DMF}n (MOF 1), constructed from a ligand with a rigidly fused thiazolo[5,4-d]thiazole (TTZ) core, and [Cd(4bbpy)(CDA)]n (MOF 2), which incorporates a freely rotatable phenyl core (4bpyttz=2,5-bis(pyridin-4-yl)thiazolo[5,4-d]thiazole, 4bbpy=1,4-bis(pyridin-4-yl)benzene, H2CDA=4,4′-carbonyldibenzoic acid). Photophysical and density functional theory (DFT) studies reveal that the TTZ core localizes both the HOMO and LUMO on itself, thereby deactivating the ligand-to-ligand charge transfer (LLCT) pathway present in MOF 1. This core rigidification enforces ordered π…π stacking and suppresses non-radiative decay, leading to dramatically enhanced solid-state photoluminescence. Consequently, MOF 1 functions as a highly selective turn-off fluorescent sensor for nitrofuran antibiotics in aqueous media, achieving limits of detection of 1.59 μmol·L-1 for nitrofurazone (NZF) and 2.77 μmol·L-1 for nitrofurantoin (NFT). Mechanistic studies show that this rapid quenching is primarily governed by the inner filter effect (IFE) coupled with photoinduced electron transfer (PET).
2026, 42(9): 1959-1973
doi: 10.11862/CJIC.20260015
Abstract:
We developed a facile in situ partial oxidation strategy to construct a MoS2-MoO3 heterojunction, which was employed as a modified layer on a commercial polypropylene (PP) separator. The constructed heterojunction catalyst promotes the complete reduction of lithium polysulfides (LiPSs) via tandem catalysis, facilitating both liquid-liquid and liquid-solid conversion processes. The modified LSBs exhibited a high reversible capacity of 402.9 mAh·g-1 after 1 000 cycles at 1C, with an ultralow capacity decay rate of only 0.05% per cycle.
We developed a facile in situ partial oxidation strategy to construct a MoS2-MoO3 heterojunction, which was employed as a modified layer on a commercial polypropylene (PP) separator. The constructed heterojunction catalyst promotes the complete reduction of lithium polysulfides (LiPSs) via tandem catalysis, facilitating both liquid-liquid and liquid-solid conversion processes. The modified LSBs exhibited a high reversible capacity of 402.9 mAh·g-1 after 1 000 cycles at 1C, with an ultralow capacity decay rate of only 0.05% per cycle.
2026, 42(9): 1974-1983
doi: 10.11862/CJIC.20260154
Abstract:
以咪唑基功能化的H3ITTA为有机桥联配体，分别与2类3连接钒氧簇[V6ⅣO6(OCH3)9(SO4)(CO2)3]2-({V6S})和[V6ⅣO6(OCH3)9(PyPO3)(CO2)3]2-({V6P})进行定向组装，成功构筑了2例功能化钒多酸-有机多面体(VMOPs)：具有本征笼腔结构的(TMA)8{[V6O6(OCH3)9(SO4)]4(ITTA)4}·17CH3OH·20DMF (TMA-VMOT-S-1)，以及笼腔内修饰吡啶-4-基膦酸(PyPO3H2)活性位点的(TMA)8{[V6O6(OCH3)9(PyPO3)]4 (ITTA)4}·26CH3OH·8DMF (TMA-VMOT-P-1)，其中H3ITTA=4，4′，4″-(1H-咪唑-2，4，5-三基)三苯甲酸，TMA+=(CH3)4N+。采用单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、红外光谱及热重分析等手段对2例化合物进行了系统的理化性质表征。结构分析表明，腔内功能基团的引入使TMA-VMOT-P-1的笼状结构发生轻微扩张，同时其有效空腔体积有所缩减。碘吸附实验表明，TMA-VMOT-S-1与TMA-VMOT-P-1表现出相近的吸附容量与吸附动力学速率。
以咪唑基功能化的H3ITTA为有机桥联配体，分别与2类3连接钒氧簇[V6ⅣO6(OCH3)9(SO4)(CO2)3]2-({V6S})和[V6ⅣO6(OCH3)9(PyPO3)(CO2)3]2-({V6P})进行定向组装，成功构筑了2例功能化钒多酸-有机多面体(VMOPs)：具有本征笼腔结构的(TMA)8{[V6O6(OCH3)9(SO4)]4(ITTA)4}·17CH3OH·20DMF (TMA-VMOT-S-1)，以及笼腔内修饰吡啶-4-基膦酸(PyPO3H2)活性位点的(TMA)8{[V6O6(OCH3)9(PyPO3)]4 (ITTA)4}·26CH3OH·8DMF (TMA-VMOT-P-1)，其中H3ITTA=4，4′，4″-(1H-咪唑-2，4，5-三基)三苯甲酸，TMA+=(CH3)4N+。采用单晶X射线衍射、粉末X射线衍射、红外光谱及热重分析等手段对2例化合物进行了系统的理化性质表征。结构分析表明，腔内功能基团的引入使TMA-VMOT-P-1的笼状结构发生轻微扩张，同时其有效空腔体积有所缩减。碘吸附实验表明，TMA-VMOT-S-1与TMA-VMOT-P-1表现出相近的吸附容量与吸附动力学速率。
2026, 42(9): 1984-1996
doi: 10.11862/CJIC.20250372
Abstract:
通过一步水热反应法，制备了高熵多元金属硫化物(NiCoSnZnFeSx)与还原氧化石墨烯(rGO)的复合材料(NiCoSnZnFeSx-rGO)，并对其微观结构和形貌、电化学储锂性能进行了研究。结果表明，NiCoSnZnFeSx纳米粒子显示了杂化纳米晶的微观结构，并较好地分散在rGO的表面。与单金属硫化物与rGO的复合材料(SnS2-rGO、CoS2-rGO和NiS2-rGO)相比，NiCoSnZnFeSx-rGO显示了显著增强的电化学储锂性能，其初始可逆比容量为1 230 mAh·g-1，在2.0 A·g-1电流密度下的可逆比容量为869 mAh·g-1，而且充放电循环900次后，在1.0 A·g-1依然保持996 mAh·g-1的可逆比容量，显示了较好的倍率性能和稳定的长循环性能。NiCoSnZnFeSx-rGO优异的电化学储锂性能主要是源于其组成元素的多样性和不同金属硫化物的协同作用，从而显著增强了储锂转化反应的可逆性和循环稳定性。
通过一步水热反应法，制备了高熵多元金属硫化物(NiCoSnZnFeSx)与还原氧化石墨烯(rGO)的复合材料(NiCoSnZnFeSx-rGO)，并对其微观结构和形貌、电化学储锂性能进行了研究。结果表明，NiCoSnZnFeSx纳米粒子显示了杂化纳米晶的微观结构，并较好地分散在rGO的表面。与单金属硫化物与rGO的复合材料(SnS2-rGO、CoS2-rGO和NiS2-rGO)相比，NiCoSnZnFeSx-rGO显示了显著增强的电化学储锂性能，其初始可逆比容量为1 230 mAh·g-1，在2.0 A·g-1电流密度下的可逆比容量为869 mAh·g-1，而且充放电循环900次后，在1.0 A·g-1依然保持996 mAh·g-1的可逆比容量，显示了较好的倍率性能和稳定的长循环性能。NiCoSnZnFeSx-rGO优异的电化学储锂性能主要是源于其组成元素的多样性和不同金属硫化物的协同作用，从而显著增强了储锂转化反应的可逆性和循环稳定性。
2026, 42(9): 1997-2007
doi: 10.11862/CJIC.20260109
Abstract:
通过在Cu2O催化剂表面修饰一系列具有明确结构的三嗪基共价有机框架，系统探究了多孔材料的孔道微环境对CO2传质行为的影响。实验结果表明，在系列复合材料中，一种兼具高疏水性与大孔径特征、负载Cu2O的氟掺杂亚胺共价三嗪框架(Cu2O/F-Imine-CTF-2.5%)表现出最优性能，其最大乙烯法拉第效率(FEmax)对应的电流密度可达800 mA·cm-2，是纯Cu2O的2倍，乙烯的分电流密度显著提升。研究结果表明，在水系电解液环境下，多孔材料传质的强化不仅依赖于其对CO2的吸附亲和力，更取决于其疏水性对水分子的排斥能力以及孔道尺寸对扩散阻力的降低。
通过在Cu2O催化剂表面修饰一系列具有明确结构的三嗪基共价有机框架，系统探究了多孔材料的孔道微环境对CO2传质行为的影响。实验结果表明，在系列复合材料中，一种兼具高疏水性与大孔径特征、负载Cu2O的氟掺杂亚胺共价三嗪框架(Cu2O/F-Imine-CTF-2.5%)表现出最优性能，其最大乙烯法拉第效率(FEmax)对应的电流密度可达800 mA·cm-2，是纯Cu2O的2倍，乙烯的分电流密度显著提升。研究结果表明，在水系电解液环境下，多孔材料传质的强化不仅依赖于其对CO2的吸附亲和力，更取决于其疏水性对水分子的排斥能力以及孔道尺寸对扩散阻力的降低。
2026, 42(9): 2008-2020
doi: 10.11862/CJIC.20260050
Abstract:
采用固相合成法对SrTiO3进行B掺杂得到B-SrTiO3，而后负载Rh、Cr、Co助催化剂(RCC)得到B-SrTiO3-RCC光催化剂。所制备的催化剂在375 nm波长照射下实现了水的全分解，表观量子效率(AQE)达到82.06%，产氢速率达到4.92 mmol·g-1·h-1，且在约600 h长时间循环测试中表现出优异的稳定性。B掺杂填补了部分Ti3+缺陷，诱导产生了更多的表面羟基，促进了光生载流子的有效分离和转移，进而有效提高了SrTiO3的全分解水产氢活性。
采用固相合成法对SrTiO3进行B掺杂得到B-SrTiO3，而后负载Rh、Cr、Co助催化剂(RCC)得到B-SrTiO3-RCC光催化剂。所制备的催化剂在375 nm波长照射下实现了水的全分解，表观量子效率(AQE)达到82.06%，产氢速率达到4.92 mmol·g-1·h-1，且在约600 h长时间循环测试中表现出优异的稳定性。B掺杂填补了部分Ti3+缺陷，诱导产生了更多的表面羟基，促进了光生载流子的有效分离和转移，进而有效提高了SrTiO3的全分解水产氢活性。
2026, 42(9): 2021-2032
doi: 10.11862/CJIC.20260080
Abstract:
通过植酸中磷酸基团与Fe3+的强配位策略，成功构建了具有稳定Fe—P结构的FeP和Fe2P活性物种。所合成的N掺杂多孔碳(NC)负载FeP和Fe2P催化剂(FeP/Fe2P-NC)保持了NC的载体形貌。X射线光电子能谱(XPS)分析表明，P原子通过电子调控作用优化了Fe位点的电子结构，显著提升了其电催化性能。在0.1 mol·L-1 KOH电解液中，该催化剂表现出优异的氧还原反应活性(半波电位E1/2=0.861 V)，显著优于商业Pt/C催化剂，并具有出色的稳定性、甲醇耐受性和电化学活性表面积。此外，其析氧反应(OER)过电势和电荷转移电阻均低于对比样品。应用于锌-空气电池时，催化剂展现出优异的开路电压、峰值功率密度和高比容量，且在长时间循环测试中保持稳定的充放电性能。
通过植酸中磷酸基团与Fe3+的强配位策略，成功构建了具有稳定Fe—P结构的FeP和Fe2P活性物种。所合成的N掺杂多孔碳(NC)负载FeP和Fe2P催化剂(FeP/Fe2P-NC)保持了NC的载体形貌。X射线光电子能谱(XPS)分析表明，P原子通过电子调控作用优化了Fe位点的电子结构，显著提升了其电催化性能。在0.1 mol·L-1 KOH电解液中，该催化剂表现出优异的氧还原反应活性(半波电位E1/2=0.861 V)，显著优于商业Pt/C催化剂，并具有出色的稳定性、甲醇耐受性和电化学活性表面积。此外，其析氧反应(OER)过电势和电荷转移电阻均低于对比样品。应用于锌-空气电池时，催化剂展现出优异的开路电压、峰值功率密度和高比容量，且在长时间循环测试中保持稳定的充放电性能。
2026, 42(9): 2033-2040
doi: 10.11862/CJIC.20260111
Abstract:
采用水热法在碳布(CC)上制备了Mo掺杂MnO2正极材料(Mo-MnO2@CC)，通过X射线衍射、X射线光电子能谱等表征方法证实了Mo掺杂有效增大了MnO2的晶格间距，为Zn2+的嵌入/脱出提供了传输通道，并引入了更多的活性位点，显著提升了材料的电化学性能。以Mo-MnO2@CC为正极材料组装成的纽扣电池，在0.1 A·g-1的电流密度下，初始放电容量能够达到517.7 mAh·g-1，并且在1 A·g-1的电流密度下经过3 000次循环后，Mo-MnO2@CC的容量保持率仍为77.9%，这证明Mo掺杂可以提高电极的比容量和循环稳定性。
采用水热法在碳布(CC)上制备了Mo掺杂MnO2正极材料(Mo-MnO2@CC)，通过X射线衍射、X射线光电子能谱等表征方法证实了Mo掺杂有效增大了MnO2的晶格间距，为Zn2+的嵌入/脱出提供了传输通道，并引入了更多的活性位点，显著提升了材料的电化学性能。以Mo-MnO2@CC为正极材料组装成的纽扣电池，在0.1 A·g-1的电流密度下，初始放电容量能够达到517.7 mAh·g-1，并且在1 A·g-1的电流密度下经过3 000次循环后，Mo-MnO2@CC的容量保持率仍为77.9%，这证明Mo掺杂可以提高电极的比容量和循环稳定性。
2026, 42(9): 2041-2050
doi: 10.11862/CJIC.20260153
Abstract:
为提升镍锌电池的能量密度与循环稳定性，通过水热法成功制备出Y3+掺杂的Ni(OH)2(Ni1-xYx(OH)2，x=0.01、0.03、0.05、0.07、0.10、0.15、0.20)。X射线衍射(XRD)结果表明，随着Y3+掺杂量的增加，Ni1-xYx(OH)2晶相结构从β相逐步转变为α-β中间相(Ni0.93Y0.07(OH)2)，最终转变为α相(Ni0.80Y0.20(OH)2)；扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)结果显示，随着掺杂量的变化，产物形貌从纳米粒子、片状结构过渡到粒子团聚体；能量色散X射线谱(EDS)与X射线光电子能谱(XPS)分析证实Y3+成功掺杂进入Ni(OH)2晶格并保持稳定的+3价。循环伏安法(CV)、电化学阻抗谱(EIS)及循环寿命测试表明，当Y3+掺杂量(物质的量分数)为7%时，Ni0.93Y0.07(OH)2的电化学性能最优。将α-β中间相的Ni0.93Y0.07(OH)2作为正极与锌片负极组装成镍锌软包电池，结果显示，1 600次循环后，电池能量密度仍保持为182.03 Wh·kg-1，库仑效率维持在94%以上，优于未掺杂Ni(OH)2(β-Ni(OH)2)电极组装的电池。
为提升镍锌电池的能量密度与循环稳定性，通过水热法成功制备出Y3+掺杂的Ni(OH)2(Ni1-xYx(OH)2，x=0.01、0.03、0.05、0.07、0.10、0.15、0.20)。X射线衍射(XRD)结果表明，随着Y3+掺杂量的增加，Ni1-xYx(OH)2晶相结构从β相逐步转变为α-β中间相(Ni0.93Y0.07(OH)2)，最终转变为α相(Ni0.80Y0.20(OH)2)；扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)结果显示，随着掺杂量的变化，产物形貌从纳米粒子、片状结构过渡到粒子团聚体；能量色散X射线谱(EDS)与X射线光电子能谱(XPS)分析证实Y3+成功掺杂进入Ni(OH)2晶格并保持稳定的+3价。循环伏安法(CV)、电化学阻抗谱(EIS)及循环寿命测试表明，当Y3+掺杂量(物质的量分数)为7%时，Ni0.93Y0.07(OH)2的电化学性能最优。将α-β中间相的Ni0.93Y0.07(OH)2作为正极与锌片负极组装成镍锌软包电池，结果显示，1 600次循环后，电池能量密度仍保持为182.03 Wh·kg-1，库仑效率维持在94%以上，优于未掺杂Ni(OH)2(β-Ni(OH)2)电极组装的电池。
