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物理化学学报
Acta Physico-Chimica Sinica
主管 : 中国科学技术协会
刊期 : 月刊主编 : 刘忠范
语种 : 中文主办 : 中国化学会 北京大学
ISSN : 1000-6818 CN : 11-1892/O6展开 >《物理化学学报》是基础学科类学术刊物，由中国科学技术协会主管、中国化学会和北京大学共同主办、北京大学化学学院物理化学学报编辑部编辑出版。月刊。主要刊载化学学科物理化学领域具有原创性实验和基础理论研究类文章。《物理化学学报》的办刊宗旨是坚持正确的办刊方针，以促进学术交流及本学科发展为已任，为发现和培养科技人才服务，提供一个总结、交流、宣传科技成果的园地。《物理化学学报》面向的读者群主要是化学及相关专业高年级大学生、研究生、教师和科研人员以及企业的研发人员。
《物理化学学报》设有通讯、展望、专论、综述、论文、亮点等栏目；对栏目的详细说明请参见征稿简则。
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2026, 42(7): 100201
doi: 10.1016/j.actphy.2025.100201
摘要:
种新型电解质添加剂策略，将含磷/氮离子液体(P/N-ILs)封装于金属有机框架(MOF)中。所得的P/N-ILs@MOF复合材料具有高孔隙率和结构稳定性，在有效防止P/N-ILs聚集的同时，保持了磷元素捕获自由基与氮气稀释的协同阻燃功能。添加5 wt% P/N-ILs@MOF(MIE-5)的电解液实现自熄时间缩短90%，极限氧指数提升32%。电化学测试表明，MIE-5在Li|MIE-5|LiFePPO4电池中展现出优异的循环稳定性，300次循环后容量保持率达84.5%。此外，采用MIE-5电解液的10 Ah石墨|MIE-5|LiFePPO4软包电池在1C倍率下循环280次后仍保留了97.7%的容量，在2C倍率下保持0.2C容量的94.9%。本研究通过MOF封装技术开创了阻燃性与电化学性能协同提升的新范式，为下一代安全耐用锂离子电池的开发提供了重要思路。
种新型电解质添加剂策略，将含磷/氮离子液体(P/N-ILs)封装于金属有机框架(MOF)中。所得的P/N-ILs@MOF复合材料具有高孔隙率和结构稳定性，在有效防止P/N-ILs聚集的同时，保持了磷元素捕获自由基与氮气稀释的协同阻燃功能。添加5 wt% P/N-ILs@MOF(MIE-5)的电解液实现自熄时间缩短90%，极限氧指数提升32%。电化学测试表明，MIE-5在Li|MIE-5|LiFePPO4电池中展现出优异的循环稳定性，300次循环后容量保持率达84.5%。此外，采用MIE-5电解液的10 Ah石墨|MIE-5|LiFePPO4软包电池在1C倍率下循环280次后仍保留了97.7%的容量，在2C倍率下保持0.2C容量的94.9%。本研究通过MOF封装技术开创了阻燃性与电化学性能协同提升的新范式，为下一代安全耐用锂离子电池的开发提供了重要思路。
2026, 42(7): 100211
doi: 10.1016/j.actphy.2025.100211
摘要:
合理设计高效梯型(S型)异质结已成为当前光催化领域的一项重要突破，在推动环境友好型生态修复与能源转化技术的发展方面具有巨大潜力。然而，传统S型异质结普遍存在晶格失配问题，导致界面内建电场削弱，从而限制了光生载流子的有效分离。为克服这一瓶颈，本研究提出了一种创新的原位沉积策略，在Bi2O2S-BiOBr复合体系中成功构建了范德华S型异质结。该策略有效缓解了晶格失配，实现了紧密的界面结合，从而形成强效内建电场，显著促进了载流子的高效迁移与分离。Bi2O2S-BiOBr复合材料光吸收范围超过700 nm，并在氙灯照射下对环丙沙星(CIP)展现出优异的光催化降解性能。其中，20%Bi2O2S-BiOBr在15 min内即可实现93%的CIP去除率，显著优于所有对比样品。这种显著的性能提升源于范德华S型异质结中光生载流子高效分离与传输效率。本研究为范德华S型异质结的理性设计提供了新的思路与理论支撑。
合理设计高效梯型(S型)异质结已成为当前光催化领域的一项重要突破，在推动环境友好型生态修复与能源转化技术的发展方面具有巨大潜力。然而，传统S型异质结普遍存在晶格失配问题，导致界面内建电场削弱，从而限制了光生载流子的有效分离。为克服这一瓶颈，本研究提出了一种创新的原位沉积策略，在Bi2O2S-BiOBr复合体系中成功构建了范德华S型异质结。该策略有效缓解了晶格失配，实现了紧密的界面结合，从而形成强效内建电场，显著促进了载流子的高效迁移与分离。Bi2O2S-BiOBr复合材料光吸收范围超过700 nm，并在氙灯照射下对环丙沙星(CIP)展现出优异的光催化降解性能。其中，20%Bi2O2S-BiOBr在15 min内即可实现93%的CIP去除率，显著优于所有对比样品。这种显著的性能提升源于范德华S型异质结中光生载流子高效分离与传输效率。本研究为范德华S型异质结的理性设计提供了新的思路与理论支撑。
2026, 42(7): 100212
doi: 10.1016/j.actphy.2025.100212
摘要:
针对聚合物氮化碳光催化剂缺陷调控与界面工程在有机转化中的研究空白，本研究设计并合成了一种新型无过渡金属聚庚嗪酰亚胺光催化剂(PHI-K-alk)。通过熔盐辅助碱化策略，成功构建了具有长程有序骨架结构及丰富N-K表面活性位点的π共轭体系。该策略不仅显著提升了材料电子云极化能力，还通过N-K键协同作用有效降低了Katritzky盐的还原电位(LUMO降低0.33 eV)及C(sp2)-N键裂解能垒(0.7 eV)，从而克服了传统Katritzky盐体系存在的吸附能垒高、反应活性低等瓶颈问题。实验结果表明，PHI-K-alk在可见光驱动下实现了脱氨基Heck型偶联反应的高效转化(转化率90%，选择性94%)，其性能可与当前最优均相光催化剂相媲美。通过原位光谱分析、电化学表征及密度泛函理论计算，揭示了材料中N缺陷位点与K+抗衡离子的协同作用机制：N空位诱导的电子云极化增强了底物吸附能力，而N-K键通过离子交换作用优化了吡啶基团的电荷密度分布，最终实现光生载流子的高效分离。该光催化体系展现出优异的底物普适性，在药物分子衍生化、氨基酸官能团修饰及Minisci反应中均表现出良好适应性，成功实现了C(sp3)-C(sp)、C(sp3)-H等多种化学键的可控构建。本研究为发展高效无金属光催化体系提供了新策略，其结晶度与缺陷态的协同调控策略对可持续光催化合成技术的开发具有重要指导意义。
针对聚合物氮化碳光催化剂缺陷调控与界面工程在有机转化中的研究空白，本研究设计并合成了一种新型无过渡金属聚庚嗪酰亚胺光催化剂(PHI-K-alk)。通过熔盐辅助碱化策略，成功构建了具有长程有序骨架结构及丰富N-K表面活性位点的π共轭体系。该策略不仅显著提升了材料电子云极化能力，还通过N-K键协同作用有效降低了Katritzky盐的还原电位(LUMO降低0.33 eV)及C(sp2)-N键裂解能垒(0.7 eV)，从而克服了传统Katritzky盐体系存在的吸附能垒高、反应活性低等瓶颈问题。实验结果表明，PHI-K-alk在可见光驱动下实现了脱氨基Heck型偶联反应的高效转化(转化率90%，选择性94%)，其性能可与当前最优均相光催化剂相媲美。通过原位光谱分析、电化学表征及密度泛函理论计算，揭示了材料中N缺陷位点与K+抗衡离子的协同作用机制：N空位诱导的电子云极化增强了底物吸附能力，而N-K键通过离子交换作用优化了吡啶基团的电荷密度分布，最终实现光生载流子的高效分离。该光催化体系展现出优异的底物普适性，在药物分子衍生化、氨基酸官能团修饰及Minisci反应中均表现出良好适应性，成功实现了C(sp3)-C(sp)、C(sp3)-H等多种化学键的可控构建。本研究为发展高效无金属光催化体系提供了新策略，其结晶度与缺陷态的协同调控策略对可持续光催化合成技术的开发具有重要指导意义。
2026, 42(7): 100223
doi: 10.1016/j.actphy.2025.100223
摘要:
抗生素耐药性感染日益严重的威胁亟需发展先进的非侵入性治疗策略。本文构建了一种基于肖特基结的金纳米粒子(AuNPs)与氧化石墨烯量子点(GOQDs)纳米复合材料，其中GOQDs作为多功能构建单元，在460 nm LED照射下协同增强光动力治疗(PDT)和光热治疗(PTT)。GOQDs不仅能促进电荷分离与转移以产生活性氧(ROS)，其宽光谱吸收特性与高电子迁移率还可提升光热转换效率。此外，其丰富的表面官能团可增强分散性、生物相容性及组织亲和力。所制备的AuNPs/GOQDs纳米复合材料展现出优异的分散稳定性、增强的光热与ROS输出性能以及卓越的生物相容性。体外抗菌实验表明其对革兰氏阳性菌和阴性菌的杀灭效率均> 97%。更重要的是，在小鼠伤口感染模型中，该纳米复合材料能在9天内实现约99%的伤口愈合率，显著优于对照组治疗。组织学分析进一步证实其能减轻炎症并加速组织再生。本研究揭示了GOQDs在增强光触发抗菌活性和促进伤口愈合中的关键作用，为临床治疗多重耐药病原体提供了有前景的光疗策略。
抗生素耐药性感染日益严重的威胁亟需发展先进的非侵入性治疗策略。本文构建了一种基于肖特基结的金纳米粒子(AuNPs)与氧化石墨烯量子点(GOQDs)纳米复合材料，其中GOQDs作为多功能构建单元，在460 nm LED照射下协同增强光动力治疗(PDT)和光热治疗(PTT)。GOQDs不仅能促进电荷分离与转移以产生活性氧(ROS)，其宽光谱吸收特性与高电子迁移率还可提升光热转换效率。此外，其丰富的表面官能团可增强分散性、生物相容性及组织亲和力。所制备的AuNPs/GOQDs纳米复合材料展现出优异的分散稳定性、增强的光热与ROS输出性能以及卓越的生物相容性。体外抗菌实验表明其对革兰氏阳性菌和阴性菌的杀灭效率均> 97%。更重要的是，在小鼠伤口感染模型中，该纳米复合材料能在9天内实现约99%的伤口愈合率，显著优于对照组治疗。组织学分析进一步证实其能减轻炎症并加速组织再生。本研究揭示了GOQDs在增强光触发抗菌活性和促进伤口愈合中的关键作用，为临床治疗多重耐药病原体提供了有前景的光疗策略。
2026, 42(7): 100228
doi: 10.1016/j.actphy.2025.100228
摘要:
本研究合成两种二聚非稠环电子受体D-2BTH2F-H/F，均衍生自2BTh-2F，经Stille反应制备，·桥分别为噻吩与氟化噻吩。基于D18:D-2BTH2F-H器件开路电压(Voc)为0.94 V、光电转换效率(PCE)为7.74%，优于基于D-2BTH2F-F的器件的Voc (0.91 V)和光电转换效率(6.95%)。将D-2BTH2F-H作为第三组分引入D18:2BTH-2F体系可以调控活性层形貌、电荷传输等，器件的PCE从16.08%提升至17.95%。此外，器件的稳定性显著提升，T80时间从336 h延至1224 h。该策略为高效稳定OSC提供低成本效益方案，助力低成本高耐用太阳能电池开发。
本研究合成两种二聚非稠环电子受体D-2BTH2F-H/F，均衍生自2BTh-2F，经Stille反应制备，·桥分别为噻吩与氟化噻吩。基于D18:D-2BTH2F-H器件开路电压(Voc)为0.94 V、光电转换效率(PCE)为7.74%，优于基于D-2BTH2F-F的器件的Voc (0.91 V)和光电转换效率(6.95%)。将D-2BTH2F-H作为第三组分引入D18:2BTH-2F体系可以调控活性层形貌、电荷传输等，器件的PCE从16.08%提升至17.95%。此外，器件的稳定性显著提升，T80时间从336 h延至1224 h。该策略为高效稳定OSC提供低成本效益方案，助力低成本高耐用太阳能电池开发。
2026, 42(7): 100232
doi: 10.1016/j.actphy.2025.100232
摘要:
金属掺杂是水系锌离子电池二氧化锰(MnO2)正极的重要改性策略，其中参数的选择直接影响电化学性能。然而，掺杂元素类型、浓度以及合成条件与电化学性能之间的复杂相互关系，使得优化MnO2正极以获得优异电化学性能仍然具有挑战性。为了高效研究金属掺杂MnO2的性能，我们提出了一种基于文献数据的机器学习模型。在特征工程和模型选择后，我们发现极限梯度提升模型(XGB)在测试集上R2达到了0.921的高预测精度。在此之后，特征重要性分析进一步指导了一系列实验的设计，这些实验与密度泛函理论计算一致地验证了模型的准确性和可靠性。在从多个角度验证可行性后，我们进一步构建了基于该模型的在线性能预测平台，为后续研究人员提供了一个便捷的工具，帮助他们获得指导和启发。我们相信，这项工作为金属掺杂MnO2在能源存储领域的研究提供了新的视角和框架。
金属掺杂是水系锌离子电池二氧化锰(MnO2)正极的重要改性策略，其中参数的选择直接影响电化学性能。然而，掺杂元素类型、浓度以及合成条件与电化学性能之间的复杂相互关系，使得优化MnO2正极以获得优异电化学性能仍然具有挑战性。为了高效研究金属掺杂MnO2的性能，我们提出了一种基于文献数据的机器学习模型。在特征工程和模型选择后，我们发现极限梯度提升模型(XGB)在测试集上R2达到了0.921的高预测精度。在此之后，特征重要性分析进一步指导了一系列实验的设计，这些实验与密度泛函理论计算一致地验证了模型的准确性和可靠性。在从多个角度验证可行性后，我们进一步构建了基于该模型的在线性能预测平台，为后续研究人员提供了一个便捷的工具，帮助他们获得指导和启发。我们相信，这项工作为金属掺杂MnO2在能源存储领域的研究提供了新的视角和框架。
2026, 42(7): 100272
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100272
摘要:
传统金属材料在整个红外波段均表现出较低的发射率，这易导致红外隐身材料表面热量的过度积累，从而引起表面温度异常升高，限制了红外隐身性能的进一步优化。针对上述问题，本文通过将湿法化学金属化工艺与聚酰胺66 (PA66)涂层相结合策略，在聚酰亚胺织物(PI)表面构筑了一种具有选择性热辐射特性的聚酰亚胺复合织物(PA66/Ni@PI)。采用银活化化学镀镍工艺有效促进了连续导电网络的形成，使材料表现出较低的红外发射率。得益于聚酰胺独特的分子结构特性，PA66涂层在3-5 μm和8-14 μm大气窗口波段具有较高的透过率，从而有利于Ni@PI低发射率特性的有效呈现；同时，其在5-8 μm非大气窗口波段表现出较高的吸收率，赋予PA66/Ni@PI体系较高的发射率，有助于实现辐射冷却效果。基于上述选择性热辐射调控机制，材料能够在不同红外波段实现发射率的协同调控，从而获得优异的红外隐身性能。此外，连续致密的镍镀层的有效构筑成功赋予复合织物以优异的电磁屏蔽性能。如此优异的综合性能使PA66/Ni@PI复合织物有望成为极具竞争优势的候选材料而被应用于高温军事伪装领域。
传统金属材料在整个红外波段均表现出较低的发射率，这易导致红外隐身材料表面热量的过度积累，从而引起表面温度异常升高，限制了红外隐身性能的进一步优化。针对上述问题，本文通过将湿法化学金属化工艺与聚酰胺66 (PA66)涂层相结合策略，在聚酰亚胺织物(PI)表面构筑了一种具有选择性热辐射特性的聚酰亚胺复合织物(PA66/Ni@PI)。采用银活化化学镀镍工艺有效促进了连续导电网络的形成，使材料表现出较低的红外发射率。得益于聚酰胺独特的分子结构特性，PA66涂层在3-5 μm和8-14 μm大气窗口波段具有较高的透过率，从而有利于Ni@PI低发射率特性的有效呈现；同时，其在5-8 μm非大气窗口波段表现出较高的吸收率，赋予PA66/Ni@PI体系较高的发射率，有助于实现辐射冷却效果。基于上述选择性热辐射调控机制，材料能够在不同红外波段实现发射率的协同调控，从而获得优异的红外隐身性能。此外，连续致密的镍镀层的有效构筑成功赋予复合织物以优异的电磁屏蔽性能。如此优异的综合性能使PA66/Ni@PI复合织物有望成为极具竞争优势的候选材料而被应用于高温军事伪装领域。
2026, 42(7): 100274
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100274
摘要:
由于碳碳耦合动力学迟缓和多电子过程复杂，通过人工光合作用将二氧化碳转化为多碳烃仍具挑战性。本研究采用一步水热法合成了具有丰富硫空位(SV)的超薄In2.77S4/CuInS2异质结。通过原位X射线光电子能谱(XPS)、飞秒瞬态吸收光谱(fs-TAS)和光电化学表征，证实了由内建电场驱动的S型电荷转移机制。该S型异质结不仅提高了光生载流子的分离效率，同时保持了优异的还原能力，实现了二氧化碳光还原生成C2烃类。实验数据与密度泛函理论(DFT)计算表明，硫空位缩短了铜-铟活性位点距离，优化了局部电荷密度，并降低了关键二聚体(*CHOCO)形成的能垒，从而加速了碳碳耦合动力学。最终，In2.77S4/CuInS2-4催化剂展现出优异的C2H4产率(47.2 μmol g-1 h-1)和选择性(99.1%)，这归因于S型异质结的高效载流子调控与硫空位促进的碳碳耦合动力学的协同效应。同位素标记实验进一步证实二氧化碳是该反应的唯一碳源。总体而言，这种"硫空位-异质结"策略为二氧化碳光还原制乙烯提供了优异的电子选择性，为二氧化碳资源化利用开辟了新视角。
由于碳碳耦合动力学迟缓和多电子过程复杂，通过人工光合作用将二氧化碳转化为多碳烃仍具挑战性。本研究采用一步水热法合成了具有丰富硫空位(SV)的超薄In2.77S4/CuInS2异质结。通过原位X射线光电子能谱(XPS)、飞秒瞬态吸收光谱(fs-TAS)和光电化学表征，证实了由内建电场驱动的S型电荷转移机制。该S型异质结不仅提高了光生载流子的分离效率，同时保持了优异的还原能力，实现了二氧化碳光还原生成C2烃类。实验数据与密度泛函理论(DFT)计算表明，硫空位缩短了铜-铟活性位点距离，优化了局部电荷密度，并降低了关键二聚体(*CHOCO)形成的能垒，从而加速了碳碳耦合动力学。最终，In2.77S4/CuInS2-4催化剂展现出优异的C2H4产率(47.2 μmol g-1 h-1)和选择性(99.1%)，这归因于S型异质结的高效载流子调控与硫空位促进的碳碳耦合动力学的协同效应。同位素标记实验进一步证实二氧化碳是该反应的唯一碳源。总体而言，这种"硫空位-异质结"策略为二氧化碳光还原制乙烯提供了优异的电子选择性，为二氧化碳资源化利用开辟了新视角。
2026, 42(7): 100275
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100275
摘要:
电磁污染问题的日益严重，亟需开发兼具高效吸波与热管理功能的多功能材料。本研究报道了一种基于界面工程化Mo2C MXenes的双功能设计。通过熔盐刻蚀策略，金属离子(Cu/Fe)被原位掺杂到Mo2C中，构建的异质结构显著增强了界面极化与缺陷诱导偶极弛豫。优化后的Mo2C/Fe复合材料展现出卓越的吸波性能，在2.0 mm厚度下实现-41.8 dB的反射损耗及5.12 GHz的宽频带吸收。这种增强效应归因于优化的阻抗匹配与多尺度极化损耗机制的协同作用。此外，所制备的Mo2C/Fe气凝胶具有超低密度(0.0235 g cm-3)和优异隔热性能(80 °C时ΔT < 20 °C)，在中性环境中表现出卓越的耐腐蚀性。本工作为先进MXene基复合材料开发了一种可行的设计策略，展示了其在高效电磁吸收与有效热绝缘方面的双重功能。
电磁污染问题的日益严重，亟需开发兼具高效吸波与热管理功能的多功能材料。本研究报道了一种基于界面工程化Mo2C MXenes的双功能设计。通过熔盐刻蚀策略，金属离子(Cu/Fe)被原位掺杂到Mo2C中，构建的异质结构显著增强了界面极化与缺陷诱导偶极弛豫。优化后的Mo2C/Fe复合材料展现出卓越的吸波性能，在2.0 mm厚度下实现-41.8 dB的反射损耗及5.12 GHz的宽频带吸收。这种增强效应归因于优化的阻抗匹配与多尺度极化损耗机制的协同作用。此外，所制备的Mo2C/Fe气凝胶具有超低密度(0.0235 g cm-3)和优异隔热性能(80 °C时ΔT < 20 °C)，在中性环境中表现出卓越的耐腐蚀性。本工作为先进MXene基复合材料开发了一种可行的设计策略，展示了其在高效电磁吸收与有效热绝缘方面的双重功能。
2026, 42(7): 100283
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100283
摘要:
同步提升吸波能力、拓宽吸收带宽并降低匹配厚度对单一材料仍是重大挑战。本研究通过立式碾磨非晶FeSiBCr粉末制备出层状粉体。由于碾磨过程中的高能量，层状FeSiBCr中出现了约15 nm的α-Fe相和约3 nm的表面氧化层，由此产生多重介电弛豫、磁-介电界面及平面各向异性。源自晶态/非晶异质结构与氧化层的多重介电弛豫贡献了低介电常数与增强的介电损耗能力，而片状形貌诱导的平面各向异性与α-Fe相则提升了磁导率与磁损耗能力。低介电常数与高磁导率共同促进阻抗匹配。增强的损耗能力与良好的阻抗匹配最终实现优异吸波性能。相较于FeSiBCr片状粉体(2.6 mm厚度下RLm为-8.99 dB，EAB为0 GHz)，层状FeSiBCr在1.8 mm厚度时展现出6.56 GHz的有效吸收带宽(EAB)，在2.0 mm厚度时获得-34.22 dB的最小反射损耗(RLm)。此外，周期性梯度结构激发不同频率的共振形成多重共振叠加，使EAB扩展至13.18 GHz，增幅高达200.9%。该研究为设计具有晶态/非晶异质结构的层状非晶材料提供了新思路，可应用于高效微波吸收体开发。
同步提升吸波能力、拓宽吸收带宽并降低匹配厚度对单一材料仍是重大挑战。本研究通过立式碾磨非晶FeSiBCr粉末制备出层状粉体。由于碾磨过程中的高能量，层状FeSiBCr中出现了约15 nm的α-Fe相和约3 nm的表面氧化层，由此产生多重介电弛豫、磁-介电界面及平面各向异性。源自晶态/非晶异质结构与氧化层的多重介电弛豫贡献了低介电常数与增强的介电损耗能力，而片状形貌诱导的平面各向异性与α-Fe相则提升了磁导率与磁损耗能力。低介电常数与高磁导率共同促进阻抗匹配。增强的损耗能力与良好的阻抗匹配最终实现优异吸波性能。相较于FeSiBCr片状粉体(2.6 mm厚度下RLm为-8.99 dB，EAB为0 GHz)，层状FeSiBCr在1.8 mm厚度时展现出6.56 GHz的有效吸收带宽(EAB)，在2.0 mm厚度时获得-34.22 dB的最小反射损耗(RLm)。此外，周期性梯度结构激发不同频率的共振形成多重共振叠加，使EAB扩展至13.18 GHz，增幅高达200.9%。该研究为设计具有晶态/非晶异质结构的层状非晶材料提供了新思路，可应用于高效微波吸收体开发。
2026, 42(7): 100287
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100287
摘要:
作为一类具有应用前景的乙醇氧化反应(EOR)催化剂，Pd基材料仍然本征受限于表面电子结构在乙醇吸附与CH3CO中间体脱附之间的权衡关系。本文合成了负载于N/S共掺杂碳上的Pd催化剂(Pd@SNC)，其中掺杂的S和N原子能够向Pd转移适量电子，从而赋予Pd更为适宜的电子结构。此外，d带中心的适度负移表明，该适宜的Pd电子结构不仅能够增强对乙醇和OH-的吸附，还能够促进中间体(CH3CO*)的脱附，从而有利于反应动力学。结果表明，Pd@SNC表现出最高的EOR催化活性，其质量活性达到945.49 mA mgPd-1，明显优于Pd@NC和Pd@C。理论计算结果进一步表明，由于共掺杂N和S原子对Pd电子结构进行了有效调控，Pd@SNC在EOR过程中脱氢步骤表现出最低的反应能垒。
作为一类具有应用前景的乙醇氧化反应(EOR)催化剂，Pd基材料仍然本征受限于表面电子结构在乙醇吸附与CH3CO中间体脱附之间的权衡关系。本文合成了负载于N/S共掺杂碳上的Pd催化剂(Pd@SNC)，其中掺杂的S和N原子能够向Pd转移适量电子，从而赋予Pd更为适宜的电子结构。此外，d带中心的适度负移表明，该适宜的Pd电子结构不仅能够增强对乙醇和OH-的吸附，还能够促进中间体(CH3CO*)的脱附，从而有利于反应动力学。结果表明，Pd@SNC表现出最高的EOR催化活性，其质量活性达到945.49 mA mgPd-1，明显优于Pd@NC和Pd@C。理论计算结果进一步表明，由于共掺杂N和S原子对Pd电子结构进行了有效调控，Pd@SNC在EOR过程中脱氢步骤表现出最低的反应能垒。
2026, 42(7): 100289
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100289
摘要:
近年来，杂原子掺杂与内建电场(BIEF)的引入已成为增强电磁波(EW)吸收的关键策略。BIEF促进材料界面处离散电荷的重新分布，诱导空间电荷极化；而杂原子掺杂则进一步调节电子迁移率并引入内部缺陷。这些效应协同作用，显著提升了材料的电磁波吸收性能。本研究通过烧结与简易水热反应的组合工艺，在碳纤维(CF)表面沉积MoS2，构建出稳定的莫特-肖特基异质结。随后制备三种变体样品以探究杂原素掺杂与BIEF效应：MoS2包覆CF (CM)、N-MoS2包覆CF (CNM)及N-MoS2包覆P-CF (PCNM)。系统考察了杂原子掺杂对具有内部电场材料的吸收特性影响，以及N-MoS2含量对电场吸收性能的影响。值得注意的是，PCNM-1样品展现出卓越的电场吸收性能，这可归因于杂原子掺杂与BIEF之间的协同作用，结合了优化的材料组成。具体而言，PCNM-1在17.52 GHz频率下以1.2 mm厚度实现-45.76 dB的反射损耗(RL)优化值，同时具备4.0 GHz的有效吸收带宽(EAB)。雷达截面积(RCS)模拟进一步证实了其卓越性能。
近年来，杂原子掺杂与内建电场(BIEF)的引入已成为增强电磁波(EW)吸收的关键策略。BIEF促进材料界面处离散电荷的重新分布，诱导空间电荷极化；而杂原子掺杂则进一步调节电子迁移率并引入内部缺陷。这些效应协同作用，显著提升了材料的电磁波吸收性能。本研究通过烧结与简易水热反应的组合工艺，在碳纤维(CF)表面沉积MoS2，构建出稳定的莫特-肖特基异质结。随后制备三种变体样品以探究杂原素掺杂与BIEF效应：MoS2包覆CF (CM)、N-MoS2包覆CF (CNM)及N-MoS2包覆P-CF (PCNM)。系统考察了杂原子掺杂对具有内部电场材料的吸收特性影响，以及N-MoS2含量对电场吸收性能的影响。值得注意的是，PCNM-1样品展现出卓越的电场吸收性能，这可归因于杂原子掺杂与BIEF之间的协同作用，结合了优化的材料组成。具体而言，PCNM-1在17.52 GHz频率下以1.2 mm厚度实现-45.76 dB的反射损耗(RL)优化值，同时具备4.0 GHz的有效吸收带宽(EAB)。雷达截面积(RCS)模拟进一步证实了其卓越性能。
2026, 42(7): 100290
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100290
摘要:
异质结构设计是协同提升电磁波吸收材料性能的关键方法。然而，制备兼具高吸收强度与宽带响应的共价/金属有机框架(COFs/MOFs)衍生的复合材料，仍面临着重大挑战。本研究通过溶剂热法和高温碳化法成功制备了Fe3C/NC/TiO2复合材料。异质结构形成的内建电场实现了多重损耗机制的协同作用。样品的吸收性能随成分的变化呈现先升后降的趋势，在2.57 mm匹配厚度下取得-55.79 dB的最小反射损耗值，有效吸收带宽达5.44 GHz (10.40-15.84 GHz)。优异的性能源于界面极化、磁损耗与介电损耗等多重机制的协同效应，共同提升了阻抗匹配与损耗能力。密度泛函理论表明，这两种材料本质上都是导电的。在形成异质结构后，电荷密度差分析揭示了电荷转移，表明它们之间的内建电场促进了电子传输。本研究提出了以MOFs/COFs衍生物为核心的合成策略，为设计具有强吸收和宽频带特性的高性能电磁波吸收材料提供了新思路。
异质结构设计是协同提升电磁波吸收材料性能的关键方法。然而，制备兼具高吸收强度与宽带响应的共价/金属有机框架(COFs/MOFs)衍生的复合材料，仍面临着重大挑战。本研究通过溶剂热法和高温碳化法成功制备了Fe3C/NC/TiO2复合材料。异质结构形成的内建电场实现了多重损耗机制的协同作用。样品的吸收性能随成分的变化呈现先升后降的趋势，在2.57 mm匹配厚度下取得-55.79 dB的最小反射损耗值，有效吸收带宽达5.44 GHz (10.40-15.84 GHz)。优异的性能源于界面极化、磁损耗与介电损耗等多重机制的协同效应，共同提升了阻抗匹配与损耗能力。密度泛函理论表明，这两种材料本质上都是导电的。在形成异质结构后，电荷密度差分析揭示了电荷转移，表明它们之间的内建电场促进了电子传输。本研究提出了以MOFs/COFs衍生物为核心的合成策略，为设计具有强吸收和宽频带特性的高性能电磁波吸收材料提供了新思路。
2026, 42(7): 100217
doi: 10.1016/j.actphy.2025.100217
摘要:
钾离子电池由于其资源丰富且电化学特性与锂离子电池相似等优点在近年受到广泛关注。正极材料的设计优化是提升钾离子电池综合性能的关键。其中，过渡金属氧化物正极凭借其高理论容量、适宜的工作电压窗口、可调控的晶体结构等性质成为研究热点。然而，K+的大离子半径和过渡金属的姜-泰勒畸变易引发晶格结构失稳，导致不可逆相变、过渡金属溶出等问题，限制了正极材料的循环寿命与能量密度的提升。本综述系统介绍了钾离子电池过渡金属氧化物正极材料的评估体系和合成方法，并重点评述了近年来过渡金属氧化物正极材料针对上述核心挑战的研究进展。同时，结合过渡金属氧化物正极材料研究中元素掺杂、表面包覆以及多尺度合成等设计策略及其作用机理，剖析当前研究的关键瓶颈并对未来发展方向进行展望，为促进钾离子电池在大规模储能系统中的应用和其他二次电池技术的发展提供借鉴参考。
钾离子电池由于其资源丰富且电化学特性与锂离子电池相似等优点在近年受到广泛关注。正极材料的设计优化是提升钾离子电池综合性能的关键。其中，过渡金属氧化物正极凭借其高理论容量、适宜的工作电压窗口、可调控的晶体结构等性质成为研究热点。然而，K+的大离子半径和过渡金属的姜-泰勒畸变易引发晶格结构失稳，导致不可逆相变、过渡金属溶出等问题，限制了正极材料的循环寿命与能量密度的提升。本综述系统介绍了钾离子电池过渡金属氧化物正极材料的评估体系和合成方法，并重点评述了近年来过渡金属氧化物正极材料针对上述核心挑战的研究进展。同时，结合过渡金属氧化物正极材料研究中元素掺杂、表面包覆以及多尺度合成等设计策略及其作用机理，剖析当前研究的关键瓶颈并对未来发展方向进行展望，为促进钾离子电池在大规模储能系统中的应用和其他二次电池技术的发展提供借鉴参考。
2026, 42(7): 100225
doi: 10.1016/j.actphy.2025.100225
摘要:
2025年诺贝尔化学奖授予S. Kitagawa、R. Robson和O. M. Yaghi，以表彰他们在金属有机框架(Metal-Organic Frameworks，MOFs)开发方面的成就。作为21世纪的明星材料，MOFs因其巨大的比表面积、纳米级孔道以及多样的拓扑结构，在众多领域得以应用。作为最先进的多孔材料，MOFs的应用不再局限于气体吸附、分离和催化等传统领域，在大气集水、病原体检测和海水提铀等新兴领域也展现出广阔的应用前景。2013年，Yaghi在Science上发表了一篇有关MOFs最佳性能的重要综述。但从那以后，MOFs的性能又取得了重大突破。通过网状化学原理指导无机阳离子(节点)与有机配体(连接体)的组装，可以构筑混合组分的MOFs，使单组分MOFs优异性能的协同组合得以实现。将人工智能技术引入MOFs领域，能够为科学家们提供更多的机会，以快速设计和制造具有定制性能的新型MOFs。此外，基于反向MOFs设计策略(带负电荷的节点和带正电荷的配体)合成的新型多孔等网状non-MOFs材料将为MOFs材料开辟一个新的研究热点。
2025年诺贝尔化学奖授予S. Kitagawa、R. Robson和O. M. Yaghi，以表彰他们在金属有机框架(Metal-Organic Frameworks，MOFs)开发方面的成就。作为21世纪的明星材料，MOFs因其巨大的比表面积、纳米级孔道以及多样的拓扑结构，在众多领域得以应用。作为最先进的多孔材料，MOFs的应用不再局限于气体吸附、分离和催化等传统领域，在大气集水、病原体检测和海水提铀等新兴领域也展现出广阔的应用前景。2013年，Yaghi在Science上发表了一篇有关MOFs最佳性能的重要综述。但从那以后，MOFs的性能又取得了重大突破。通过网状化学原理指导无机阳离子(节点)与有机配体(连接体)的组装，可以构筑混合组分的MOFs，使单组分MOFs优异性能的协同组合得以实现。将人工智能技术引入MOFs领域，能够为科学家们提供更多的机会，以快速设计和制造具有定制性能的新型MOFs。此外，基于反向MOFs设计策略(带负电荷的节点和带正电荷的配体)合成的新型多孔等网状non-MOFs材料将为MOFs材料开辟一个新的研究热点。
2026, 42(6): 100257
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100257
摘要:
2026, 42(6): 100279
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100279
摘要:
无线局域网(WLAN)和第五代移动通信(5G)的快速发展，使得高效电磁防护(EMP)材料的研究备受关注。然而，早期EMP材料往往优先考虑电磁衰减效率而忽略了机械柔性，这限制了其在可穿戴电子产品、软体机器人和智能传感系统等新兴领域的应用。因此，柔性EMP材料的开发势在必行。本文将柔性EMP材料系统地分为柔性电磁干扰(EMI)屏蔽材料和柔性电磁波吸收(EWA)材料，并根据不同的材料体系和设计策略进一步细分。基于导电聚合物、碳基纳米材料、MXene和金属复合材料等不同基底的柔性EMI屏蔽材料，因其高屏蔽效能(SE)和高柔性而备受关注。薄膜结构已被广泛应用于EMI屏蔽和电磁波吸收系统，本文也对其作用进行了介绍。随后，人们系统地介绍了具有多种结构设计的柔性电磁屏蔽材料，包括聚合物基复合材料、海绵、泡沫和气凝胶。本文全面阐述了柔性电磁屏蔽材料和电磁屏蔽材料，解释了近期研究成果的机理和材料分类，并探讨了其设计思路对下一代柔性电磁屏蔽材料的意义。
无线局域网(WLAN)和第五代移动通信(5G)的快速发展，使得高效电磁防护(EMP)材料的研究备受关注。然而，早期EMP材料往往优先考虑电磁衰减效率而忽略了机械柔性，这限制了其在可穿戴电子产品、软体机器人和智能传感系统等新兴领域的应用。因此，柔性EMP材料的开发势在必行。本文将柔性EMP材料系统地分为柔性电磁干扰(EMI)屏蔽材料和柔性电磁波吸收(EWA)材料，并根据不同的材料体系和设计策略进一步细分。基于导电聚合物、碳基纳米材料、MXene和金属复合材料等不同基底的柔性EMI屏蔽材料，因其高屏蔽效能(SE)和高柔性而备受关注。薄膜结构已被广泛应用于EMI屏蔽和电磁波吸收系统，本文也对其作用进行了介绍。随后，人们系统地介绍了具有多种结构设计的柔性电磁屏蔽材料，包括聚合物基复合材料、海绵、泡沫和气凝胶。本文全面阐述了柔性电磁屏蔽材料和电磁屏蔽材料，解释了近期研究成果的机理和材料分类，并探讨了其设计思路对下一代柔性电磁屏蔽材料的意义。
2026, 42(6): 100193
doi: 10.1016/j.actphy.2025.100193
摘要:
将等离子体金属纳米晶与半导体光催化材料复合是一种提升其光催化性能的有效策略。然而，由于局域表面等离子体共振(LSPR)效应复杂的物理化学行为，其活性增强机制仍不明确。本研究通过原位生长策略精确合成了具有强局域电场(LEF)的金纳米双锥体(NBs)，并将其封装在TpBD-COF中。实验表明，优化后的AuNBs/TpBD-COF复合材料表现出良好的光催化产氢性能，420 nm波长下的表观量子效率(AQE)达到0.58%。电磁场模拟和飞秒瞬态吸收光谱证实，强的局域电场有效促进了电荷分离激子的形成，从而为TpBD-COF产氢过程提供更多热载流子(高能电子/空穴对)。本研究工作为探究LSPR效应提升COF基光催化性能提供了深入见解。
将等离子体金属纳米晶与半导体光催化材料复合是一种提升其光催化性能的有效策略。然而，由于局域表面等离子体共振(LSPR)效应复杂的物理化学行为，其活性增强机制仍不明确。本研究通过原位生长策略精确合成了具有强局域电场(LEF)的金纳米双锥体(NBs)，并将其封装在TpBD-COF中。实验表明，优化后的AuNBs/TpBD-COF复合材料表现出良好的光催化产氢性能，420 nm波长下的表观量子效率(AQE)达到0.58%。电磁场模拟和飞秒瞬态吸收光谱证实，强的局域电场有效促进了电荷分离激子的形成，从而为TpBD-COF产氢过程提供更多热载流子(高能电子/空穴对)。本研究工作为探究LSPR效应提升COF基光催化性能提供了深入见解。
2026, 42(6): 100203
doi: 10.1016/j.actphy.2025.100203
摘要:
免疫治疗已成癌症治疗的研究热点，癌症纳米疫苗作为该领域的代表性治疗方式取得了显著进展。然而，免疫原性低、抗原递送效率不足、免疫应答效果差等问题限制了免疫治疗的发展。为解决这些局限性，本研究通过绿色水热法合成枸杞衍生碳点(Lyc-CDs)，并基于此开发了一种pH响应性纳米疫苗(Lyc-OVA)。由于保留了枸杞多糖(LBP，总含糖量18.43%)，Lyc-CDs对卵清蛋白(OVA)表现出优异的负载效率(48.40%)和pH响应释放特性(在pH 5.4条件下，OVA在24 h内的释放率为80%)。分子对接模拟表明，LBP单糖(鼠李糖/半乳糖)与OVA之间存在氢键和π-阳离子相互作用。Lyc-OVA可促进树突状细胞成熟(CD80⁺CD86⁺占比32.87%，与脂多糖(LPS)相当)并诱导细胞因子分泌(肿瘤坏死因子-α (TNF-α)：13.10 pg mL−1；干扰素-γ (IFN-γ)：17.78 pg mL−1；白细胞介素-6 (IL-6)：3.74 pg mL−1)。在双侧B16-OVA黑色素瘤模型中，Lyc-OVA通过激活CD4+CD8+T细胞、减少免疫抑制性调节性T细胞(Treg)/髓系来源抑制细胞(MDSC)群体及重塑肿瘤免疫微环境，抑制原发/远端肿瘤生长(抑制率分别为80.36%/82.16%)。本研究揭示了天然多糖在纳米疫苗中的多功能作用，为肿瘤免疫治疗提供了有效策略。
免疫治疗已成癌症治疗的研究热点，癌症纳米疫苗作为该领域的代表性治疗方式取得了显著进展。然而，免疫原性低、抗原递送效率不足、免疫应答效果差等问题限制了免疫治疗的发展。为解决这些局限性，本研究通过绿色水热法合成枸杞衍生碳点(Lyc-CDs)，并基于此开发了一种pH响应性纳米疫苗(Lyc-OVA)。由于保留了枸杞多糖(LBP，总含糖量18.43%)，Lyc-CDs对卵清蛋白(OVA)表现出优异的负载效率(48.40%)和pH响应释放特性(在pH 5.4条件下，OVA在24 h内的释放率为80%)。分子对接模拟表明，LBP单糖(鼠李糖/半乳糖)与OVA之间存在氢键和π-阳离子相互作用。Lyc-OVA可促进树突状细胞成熟(CD80⁺CD86⁺占比32.87%，与脂多糖(LPS)相当)并诱导细胞因子分泌(肿瘤坏死因子-α (TNF-α)：13.10 pg mL−1；干扰素-γ (IFN-γ)：17.78 pg mL−1；白细胞介素-6 (IL-6)：3.74 pg mL−1)。在双侧B16-OVA黑色素瘤模型中，Lyc-OVA通过激活CD4+CD8+T细胞、减少免疫抑制性调节性T细胞(Treg)/髓系来源抑制细胞(MDSC)群体及重塑肿瘤免疫微环境，抑制原发/远端肿瘤生长(抑制率分别为80.36%/82.16%)。本研究揭示了天然多糖在纳米疫苗中的多功能作用，为肿瘤免疫治疗提供了有效策略。
2026, 42(6): 100210
doi: 10.1016/j.actphy.2025.100210
摘要:
过氧化氢(H2O2)被认为是一种具有广泛应用价值的生态可持续氧化剂。光催化纯水和氧气合成H2O2技术为传统工艺提供了一种绿色且节能的替代方案。本研究采用简单浸渍法将单原子镨(Pr)锚定在管状多孔石墨相氮化碳(Pr-TCN)上，通过可见光诱导(λ ≥ 420 nm)合成H2O2。孤立的Pr位点通过为光生电子建立平滑的传输路径，加速面内电荷转移，并促进*OOH中间体形成，从而增强H2O2生成效率。优化后的5% Pr-TCN实现了227.37 μmol g−1 h−1的H2O2生成速率，是纯TCN的1.8倍。这项工作展示了一种可扩展的单原子工程策略，用于开发高效光催化剂以实现可持续H2O2生产。
过氧化氢(H2O2)被认为是一种具有广泛应用价值的生态可持续氧化剂。光催化纯水和氧气合成H2O2技术为传统工艺提供了一种绿色且节能的替代方案。本研究采用简单浸渍法将单原子镨(Pr)锚定在管状多孔石墨相氮化碳(Pr-TCN)上，通过可见光诱导(λ ≥ 420 nm)合成H2O2。孤立的Pr位点通过为光生电子建立平滑的传输路径，加速面内电荷转移，并促进*OOH中间体形成，从而增强H2O2生成效率。优化后的5% Pr-TCN实现了227.37 μmol g−1 h−1的H2O2生成速率，是纯TCN的1.8倍。这项工作展示了一种可扩展的单原子工程策略，用于开发高效光催化剂以实现可持续H2O2生产。
2026, 42(6): 100235
doi: 10.1016/j.actphy.2025.100235
摘要:
原子模拟正成为现代科学的重要工具，架起了理论与实验之间的桥梁。自20世纪50年代诞生以来，精度与速度的平衡始终是原子模拟的核心命题。近年来，基于机器学习势函数的方法崭露头角，成为探索复杂势能面(PES)时密度泛函理论计算的有力替代方案。本文报道了我们开发的LASPAI平台(www.laspai.com)，这是一个面向未来原子模拟的云端平台。该平台采用LASP软件中实现的广义全局神经网络势函数进行快速PES评估，同时整合了一系列通用扩散生成模型、随机表面行走(SSW)全局优化算法及其他PES探索工具。LASPAI平台通过任务导向、用户友好的网页图形界面(GUI)，能大幅简化和加速从分子材料结构预测到气-固、液-固界面识别、固-固界面判定及反应路径模拟等广泛科学领域的原子模拟工作，旨在为科学家设计新材料和反应提供快速的化学知识支持。
原子模拟正成为现代科学的重要工具，架起了理论与实验之间的桥梁。自20世纪50年代诞生以来，精度与速度的平衡始终是原子模拟的核心命题。近年来，基于机器学习势函数的方法崭露头角，成为探索复杂势能面(PES)时密度泛函理论计算的有力替代方案。本文报道了我们开发的LASPAI平台(www.laspai.com)，这是一个面向未来原子模拟的云端平台。该平台采用LASP软件中实现的广义全局神经网络势函数进行快速PES评估，同时整合了一系列通用扩散生成模型、随机表面行走(SSW)全局优化算法及其他PES探索工具。LASPAI平台通过任务导向、用户友好的网页图形界面(GUI)，能大幅简化和加速从分子材料结构预测到气-固、液-固界面识别、固-固界面判定及反应路径模拟等广泛科学领域的原子模拟工作，旨在为科学家设计新材料和反应提供快速的化学知识支持。
2026, 42(6): 100244
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100244
摘要:
设计高效S型光催化剂以实现同步产氢与有机物氧化，对于可持续能源转化具有重要意义。本文构建了一种负载过渡金属单原子(TM = Pt、Pd、Au)的新型SnS2/CdS S型异质结。通过系统的密度泛函理论(DFT)计算，研究了其几何结构、电子性质以及表面氢吸附与乳酸(LA)氧化反应机制。结果表明，在异质结中电子通过界面Cd–S键从CdS向SnS2转移，形成稳定的复合结构，而TM单原子通过与表面S原子形成TM–S键得以稳定。TM原子的引入增强了界面电子转移。值得注意的是，锚定在CdS表面的TM原子可有效调控相邻S原子的p带中心，从而弱化S–H键并优化氢吸附-脱附平衡；同时，SnS2表面的TM原子能增强LA吸附能，降低脱氢氧化过程中决速步骤的能垒。该工作证明，在S型异质结的不同组分上策略性排布单原子可协同增强还原与氧化半反应，为合理设计高性能单原子负载S型光催化体系以实现协同产氢与高值化学品合成提供了深刻见解。
设计高效S型光催化剂以实现同步产氢与有机物氧化，对于可持续能源转化具有重要意义。本文构建了一种负载过渡金属单原子(TM = Pt、Pd、Au)的新型SnS2/CdS S型异质结。通过系统的密度泛函理论(DFT)计算，研究了其几何结构、电子性质以及表面氢吸附与乳酸(LA)氧化反应机制。结果表明，在异质结中电子通过界面Cd–S键从CdS向SnS2转移，形成稳定的复合结构，而TM单原子通过与表面S原子形成TM–S键得以稳定。TM原子的引入增强了界面电子转移。值得注意的是，锚定在CdS表面的TM原子可有效调控相邻S原子的p带中心，从而弱化S–H键并优化氢吸附-脱附平衡；同时，SnS2表面的TM原子能增强LA吸附能，降低脱氢氧化过程中决速步骤的能垒。该工作证明，在S型异质结的不同组分上策略性排布单原子可协同增强还原与氧化半反应，为合理设计高性能单原子负载S型光催化体系以实现协同产氢与高值化学品合成提供了深刻见解。
2026, 42(6): 100269
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100269
摘要:
在中低频段(2.0–8.0 GHz)实现薄涂层条件下的高效电磁(EM)波吸收仍然是一项重要挑战。本文系统研究了实现中低频电磁波吸收所需的电磁参数，并利用CST Microwave Studio软件对目标参数如何通过微观结构设计实现进行了建模与模拟。结果表明，提高相对介电常数实部(εr′)和相对磁导率实部(μr′)有助于在减小涂层厚度的同时实现中低频电磁波吸收。此外，CST模拟结果显示，在相同材料体系及相同体积分数条件下，增大吸波材料的比表面积能够有效提升εr′。在上述理论指导下，成功制备了具有可控比表面积和高磁导率的FeCo立方体、FeCo颗粒及FeCo泡沫。实验结果表明，比表面积的增加可显著提高εr′，从而促进低至中频电磁波吸收性能的提升。最终，FeCo泡沫在C波段实现了3.2 GHz (4.8–8.0 GHz)的有效吸收带宽(EAB)，对应涂层厚度为2.0 mm；在S波段实现了1.5 GHz (2.1–3.6 GHz)的有效吸收带宽，涂层厚度为4.0 mm。本研究为先进中低频电磁波吸收材料的理性设计提供了重要理论依据与设计思路。
在中低频段(2.0–8.0 GHz)实现薄涂层条件下的高效电磁(EM)波吸收仍然是一项重要挑战。本文系统研究了实现中低频电磁波吸收所需的电磁参数，并利用CST Microwave Studio软件对目标参数如何通过微观结构设计实现进行了建模与模拟。结果表明，提高相对介电常数实部(εr′)和相对磁导率实部(μr′)有助于在减小涂层厚度的同时实现中低频电磁波吸收。此外，CST模拟结果显示，在相同材料体系及相同体积分数条件下，增大吸波材料的比表面积能够有效提升εr′。在上述理论指导下，成功制备了具有可控比表面积和高磁导率的FeCo立方体、FeCo颗粒及FeCo泡沫。实验结果表明，比表面积的增加可显著提高εr′，从而促进低至中频电磁波吸收性能的提升。最终，FeCo泡沫在C波段实现了3.2 GHz (4.8–8.0 GHz)的有效吸收带宽(EAB)，对应涂层厚度为2.0 mm；在S波段实现了1.5 GHz (2.1–3.6 GHz)的有效吸收带宽，涂层厚度为4.0 mm。本研究为先进中低频电磁波吸收材料的理性设计提供了重要理论依据与设计思路。
2026, 42(6): 100271
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100271
摘要:
由于异质材料的结构较为复杂，通过调控其极化效应来优化介电性能仍具有挑战性。本研究通过分子接枝诱导偶极子重新取向，实现了对界面极化强度的精准调控。实验证明，这些偶极子的取向可以有效调节界面极化：–CF3基团增强了电荷转移和极化损耗，而–NH2基团则抑制这些效应。经–CF3修饰优化的MXene/ZnO复合材料最小反射损耗达到−66.7 dB，有效吸收带宽为5.05 GHz，表现出了卓越的电磁波吸收性能。该工作通过界面偶极子工程展示了一种精确调控电磁参数的新策略，为先进吸波材料的设计提供了新思路。
由于异质材料的结构较为复杂，通过调控其极化效应来优化介电性能仍具有挑战性。本研究通过分子接枝诱导偶极子重新取向，实现了对界面极化强度的精准调控。实验证明，这些偶极子的取向可以有效调节界面极化：–CF3基团增强了电荷转移和极化损耗，而–NH2基团则抑制这些效应。经–CF3修饰优化的MXene/ZnO复合材料最小反射损耗达到−66.7 dB，有效吸收带宽为5.05 GHz，表现出了卓越的电磁波吸收性能。该工作通过界面偶极子工程展示了一种精确调控电磁参数的新策略，为先进吸波材料的设计提供了新思路。
2026, 42(6): 100276
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100276
摘要:
在现代雷达隐身和电磁兼容领域，实现兼具宽频带、强吸收、轻质和薄型特征的高性能微波吸收材料仍然是一项重大挑战。本研究提出一种简易经济的策略，利用双金属沸石咪唑酯骨架(ZIFs)衍生物制备轻质高效微波吸收剂。通过连续湿化学法合成了一系列掺有多壁碳纳米管(MWCNTs)的ZIF-8@ZIF-67前驱体，经后续热解转化为多孔双金属MOF衍生CoZn-C/MWCNTs复合材料。通过改变前驱体中Co/Zn的摩尔比，可以精确调控热解产物的成分、微观结构和电磁特性。得益于磁损耗与介电损耗的协同作用，Co/Zn比为3 : 1的复合材料在所有样品中表现出最优的衰减常数与阻抗匹配。填料负载量仅为20 wt.%，该优化复合材料在1.9 mm厚度时实现5.29 GHz的有效吸收带宽，2.0 mm厚度时最小反射损耗达−23.78 dB。雷达散射截面模拟进一步验证了其增强的散射抑制性能。本研究为宽带电磁波吸收性能的轻质MOF基复合材料设计提供了新视角。
在现代雷达隐身和电磁兼容领域，实现兼具宽频带、强吸收、轻质和薄型特征的高性能微波吸收材料仍然是一项重大挑战。本研究提出一种简易经济的策略，利用双金属沸石咪唑酯骨架(ZIFs)衍生物制备轻质高效微波吸收剂。通过连续湿化学法合成了一系列掺有多壁碳纳米管(MWCNTs)的ZIF-8@ZIF-67前驱体，经后续热解转化为多孔双金属MOF衍生CoZn-C/MWCNTs复合材料。通过改变前驱体中Co/Zn的摩尔比，可以精确调控热解产物的成分、微观结构和电磁特性。得益于磁损耗与介电损耗的协同作用，Co/Zn比为3 : 1的复合材料在所有样品中表现出最优的衰减常数与阻抗匹配。填料负载量仅为20 wt.%，该优化复合材料在1.9 mm厚度时实现5.29 GHz的有效吸收带宽，2.0 mm厚度时最小反射损耗达−23.78 dB。雷达散射截面模拟进一步验证了其增强的散射抑制性能。本研究为宽带电磁波吸收性能的轻质MOF基复合材料设计提供了新视角。
2026, 42(6): 100285
doi: 10.1016/j.actphy.2026.100285
摘要:
本文提出了一种通过分子结构设计协同调控介电与磁损耗来制备高性能微波吸收材料的新策略。以同时含有羧基和苯并咪唑官能团的聚酰亚胺前驱体为关键组分，通过冰模板法结合原位离子交换，将Ni2+离子均匀引入聚合物骨架。经热酰亚胺化和碳化处理后，成功制备均匀负载Ni/NiO纳米颗粒的氮掺杂二维碳纳米片复合材料(BPCN@Ni/NiO)。相较于不含苯并咪唑结构的对照样品(NPCN@Ni/NiO)，该材料展现出优异的微波吸收性能：最低反射损耗(RLmin)达−69.02 dB，有效吸收带宽(EAB)为8.92 GHz (8.28–17.2 GHz)。微观结构分析证实其具有三维互联纳米片结构、高度分散的Ni/NiO组分及均匀的元素分布。吸波性能的提升归因于苯并咪唑和羧基对Ni2+的协同络合作用，实现了镍组分的高效负载与均匀分散，从而优化了阻抗匹配。此外，独特的二维导电网络、丰富的C/Ni/NiO异质界面、缺陷诱导偶极极化以及Ni与NiO间的磁耦合共同构建了协同多重损耗机制，赋予材料优异的微波衰减能力。该工作为通过精准分子工程设计轻质、宽频、高效的碳基复合吸波材料提供了新思路。
本文提出了一种通过分子结构设计协同调控介电与磁损耗来制备高性能微波吸收材料的新策略。以同时含有羧基和苯并咪唑官能团的聚酰亚胺前驱体为关键组分，通过冰模板法结合原位离子交换，将Ni2+离子均匀引入聚合物骨架。经热酰亚胺化和碳化处理后，成功制备均匀负载Ni/NiO纳米颗粒的氮掺杂二维碳纳米片复合材料(BPCN@Ni/NiO)。相较于不含苯并咪唑结构的对照样品(NPCN@Ni/NiO)，该材料展现出优异的微波吸收性能：最低反射损耗(RLmin)达−69.02 dB，有效吸收带宽(EAB)为8.92 GHz (8.28–17.2 GHz)。微观结构分析证实其具有三维互联纳米片结构、高度分散的Ni/NiO组分及均匀的元素分布。吸波性能的提升归因于苯并咪唑和羧基对Ni2+的协同络合作用，实现了镍组分的高效负载与均匀分散，从而优化了阻抗匹配。此外，独特的二维导电网络、丰富的C/Ni/NiO异质界面、缺陷诱导偶极极化以及Ni与NiO间的磁耦合共同构建了协同多重损耗机制，赋予材料优异的微波衰减能力。该工作为通过精准分子工程设计轻质、宽频、高效的碳基复合吸波材料提供了新思路。
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《物理化学学报》第4届编委会
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发布时间: 2018-05-02
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发布日期：2009-06-24 浏览：
