七院院士，半个多月连发4篇AM！

今日带来黄维院士团队近日在《Advanced Materials》上发表的4篇研究论文。

AM：具有高1T相纯度的、单层空心球状的过渡金属硫化物，用于HER

基于过渡金属二硫族化合物(TMDs)的空心结构的合理设计和可控合成在清洁能源领域受到了广泛关注。然而，制造单层中空TMDs结构的一般合成策略，特别是非常规相(例如1T或1T’)，仍然面临着重大挑战。

西北工业大学黄维院士、刘正清等人报道了一种可扩展的方法，通过刻蚀预合成的Bi@TMDs核壳异质结构中的铋(Bi)核，来合成具有高的1T相纯度的单层空心球(SLHS)，包括SLHS-1T-MoS₂、SLHS-1T-MoSe₂、SLHS-1T-WS₂、SLHS-1T-WSe₂。此外，蚀刻后的Bi离子可以通过Bi-S键以单原子(SAs)的形式吸附在单层TMDs壳层上。

图1-1 SLHS-MoS₂的单层壳层表征

以SLHS-MoS₂为例，HAADF-STEM图像显示了孤立的Bi原子(用红色圆圈标记)随机锚定在SLHS-MoS₂上。采用ICP-OES技术测定了SLHS-MoS₂中Bi原子的负载量为3.6 wt.%。同时，SLHS-MoS₂具有1T相性质，Mo-Mo间距为0.537 nm。得益于1T-MoS₂的负电荷和单层中空结构提供的大比表面积，更有利于吸附蚀刻的Bi离子。

图1-2 SLHS-1T-MoS₂晶体结构表征及生长机理

由于单层中空结构、1T相的高导电性以及Bi SAs和TMDs载体的协同作用，制备的SLHS-1T-MoS₂具有优异的电催化析氢性能。在酸性介质下，制备的SLHS-1T-MoS₂在10 mA /cm²下具有低过电位137 mV，Tafel斜率低至40 mV/dec，在酸性电解质中具有36小时的持久稳定性。

图1-3 电催化析氢性能

Engineering Single-Layer Hollow Structure of Transition Metal Dichalcogenides with High 1T-Phase Purity for Hydrogen Evolution Reaction，Advanced Materials，2023.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202303285

AM：具有荧光量子产率与极性反向依赖性的近红外荧光团，助力荧光成像

有机光治疗同时具有近红外(NIR-II，1000~1700 nm)第二窗口荧光、光热和光动力功能，在肿瘤诊断和治疗中具有广阔的应用前景。然而，由于存在严重的溶剂变色等问题，这种光治疗通常存在亮度低和光动力性能差的问题。

南京工业大学黄维院士等人报道了一种有机NIR-II荧光团AS1，其具有荧光量子产率与极性的反向依赖性，可作为肿瘤诊断和治疗的有效光疗药物。将AS1包封成纳米结构后，得到的光疗材料(AS1^R)具有较高的消光系数(808 nm处为68200 L mol^-1 cm^-1)，NIR-II的荧光量子产率在1000 nm处高达4.7%，光热转换效率约为65%，¹O₂量子产率高达4.1%。

图2-1 NIR-II荧光团AS1荧光QY与极性反向依赖的表征

光物理性质表征表明，在相同质量浓度下，AS1^R在亮度、光热效应和光动力性能方面均优于其他类型的有机光疗剂。AS1^R优异的光疗性能使肿瘤清晰可见，只需一次低剂量注射即可完全消除肿瘤。该研究首次证明了具有反极性依赖荧光量子产率的NIR-II荧光团作为荧光成像的高性能光治疗剂的优点和前景。

图2-2 AS1^R在PBS中的光动力学性能表征

Near-Infrared-Ii Fluorophore with Inverted Dependence of Fluorescence Quantum Yield on Polarity as Potent Phototheranostics for Fluorescence Image-Guided Phototherapy of Tumors，Advanced Materials，2023.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202209647

AM：集成分布反馈谐振器在钙钛矿LEDs中的连续波激光

实现基于溶液处理半导体的电泵浦激光二极管是一个长期的挑战。金属卤化物钙钛矿由于其优异的光电性能，在这方面显示出巨大的潜力。在实际电致发光器件中实现连续波(CW)光泵浦激光是电流注入激光二极管的关键一步，但目前尚未实现。这主要与将谐振腔整合到能够承受密集载流子注入的高效发光二极管(LED)中所面临的挑战有关。

南京工业大学黄维院士、王建浦、彭其明等人报道了一种具有集成分布式反馈谐振器的高效钙钛矿LED的连续激光左右，在110 K下显示出220 W cm^-2的低激光阈值。重要的是，LED在330 A cm^-2的电流密度下工作良好，这表明载流子注入速率已经超过光泵浦的阈值。该研究结果表明，一旦克服焦耳加热问题，就可以实现电泵浦钙钛矿激光二极管。

图3-1 集成分布式反馈谐振器的模型示意图

Continuous-Wave Lasing in Perovskite LEDs with An Integrated Distributed Feedback Resonator，Advanced Materials，2023.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202303144

AM：内部增塑策略，实现高效稳定、柔性深蓝聚合物发光二极管

固有可拉伸聚合物半导体由于其在长时间变形工作下优异的应变容限能力而成为柔性聚合物发光二极管(PLEDs)必不可少的材料。从全π共轭聚合物(FCPs)中同时获得固有的拉伸性，以及强大的发射性能和优异的电荷输运行为是困难的，特别是在深蓝LEDs中的应用。

南京工业大学黄维院士、林进义等人提出了一种内部增塑策略，将苯基酯增塑剂引入到聚芴(PF-MC4，PF-MC6和PF-MC8)中，实现窄带隙、柔性的深蓝PLEDs。

图4-1 面向高效稳定发光二极管的可拉伸共轭聚合物内增塑策略

独立式PF-MC8薄膜具有优异的内在拉伸性能，断裂应变为25%，是受控PODPF(2.5%)的10倍。此外，PF-MC8薄膜的模量和硬度值分别为5.01±0.69和0.15±0.02 GPa(基于纳米压痕测试)，表明其具有良好的柔性电子应变容限能力。

图4-2 三种聚合物的力学性能比较

这三种可拉伸薄膜由于被悬垂的苯基酯增塑剂包裹π共轭主链而表现出稳定高效的深蓝色发光性质(荧光量子产率>50%)。基于PF-MC8的PLEDs显示深蓝色发光，对应的CIE和EQE值分别为(0.16，0.10)和1.06%。最后，作者研究了不同拉伸比的可拉伸薄膜的深蓝色电致发光，以验证内塑化策略的有效性。

图4-3 基于这三种新型聚合物的PLEDs的性能

Intrinsically Stretchable And Efficient Fully Π-Conjugated Polymer via Internal Plasticization for Flexible Deep-blue Polymer Light-emitting Diodes with CIEy = 0.08，Advanced Materials，2023.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202303923

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七院院士，半个多月连发4篇AM！

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