导语

本期内容精选了东华大学俞建勇院士、北京科技大学李从举教授、中科院过程所朱庆山教授等人的5篇“静电纺丝”新成果。主要介绍了MXene纤维气凝胶用于海水淡化、碳纳米纤维高效氧催化剂用于燃料电池、同轴纳米纤维用于锂硫电池等方面的最新研究进展，供大家了解。

1、东华大学俞建勇院士&刘一涛教授Nano-Micro Letters：具有可调孔结构的MXene纤维气凝胶，用于污染海水的高效淡化

➣挑战：基于太阳能界面蒸发的海水淡化技术，是缓解全球淡水短缺危机有前景的技术。然而，目前太阳能蒸发器的运输通道和蒸发界面容易被浮油堵塞，导致蒸发速率和转化效率降低。因此，在实际受石油污染的海水中实现高脱盐性能，仍然是一个关键挑战。

➣方法：东华大学俞建勇院士和刘一涛教授提出了一种基于柔性MXene气凝胶的模块化太阳能蒸发器的简便策略，该气凝胶具有任意可调的、高度有序的细胞/片层孔结构，用于高效除油和脱盐。

➣创新点1：通过将具有足够大宽宽比和优异柔韧性的一维MXene纤维组装在一起，制备了具有超弹性和鲁棒性的MXene气凝胶。

➣创新点2：首次揭示了MXene气凝胶的潜在调控机制，以及完整的孔隙结构演化图，对未来的结构特异性设计具有指导意义。

➣创新点3：MXene纤维气凝胶在第1000次压缩时表现出8.3%的塑性变形，在油污染海水上具有较高的蒸发速率(1.48 kg m−2 h−1)和光热转换效率(92.08%)。https://doi.org/10.1007/s40820-023-01030-8

2、北京科技大学李从举教授等人Chem. Eng. J.：ZIF衍生的空心串珠纳米笼嵌入碳纳米纤维，实现高效氧催化

➣背景：合理控制纳米材料中Co-Nx活性位的分散对构建燃料电池中高效氧还原反应(ORR)电催化剂具有重要意义。

➣方法：北京科技大学李从举教授和北京服装学院王娇娜教授合作，报道了一种基于沸石-咪唑啉骨架(ZIFs)和聚丙烯腈(PAN)合成空心纳米笼(PAN- co -ZIF-8-C-A和PAN- co/ZIF-8-C-A)的新策略，该纳米笼具有腔壁可达Co-Nx位点。

➣创新点1：经Co-Nx位点修饰后的样品表现出优异的ORR活性，有望成为微生物燃料电池(MFC)和直接甲醇燃料电池(DMFC)的ORR催化剂。

➣创新点2：高催化性能主要归因于层次孔隙率对快速质量传输的协同作用，电子迁移的高导电性，以及氧还原的良好的Co-Nx位点。这种简便有效的方法，为在燃料电池中暴露一维(1D)纳米纤维和ZIFs衍生氧催化剂的催化中心，开辟了新途径。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142498

3、中科院过程所朱庆山教授Chem. Eng. J.：深入了解多硫化物转化中的催化吸附效应，合理设计用于锂硫电池的同轴纳米纤维

➣挑战：锂-硫(Li - S)电池受到穿梭效应和多硫化物转换动力学缓慢的限制。虽然多种添加剂已被广泛开发，用于吸附多硫化物或催化其转化，但仍缺乏对催化活性与吸附强度之间相关性的分子水平的深入研究。

➣方法：中科院过程所朱庆山教授报告了一种 RuSe2纳米催化剂，它对多硫化物转化具有出色的催化活性。但是，与 TiO2相比，RuSe2纳米催化剂吸附能力较低。为充分利用它们的优缺点，作者采用同轴纺丝制备了RuSe2催化芯和TiO2吸附壳为S正极的同轴纳米纤维。

➣创新点1：所制备的RuSe2/TiO2纳米纤维能够合理地发挥RuSe2和TiO2各自的功能，在0.1C条件下，实现1402.8 mAh g−1的超高容量，在5 mg cm−2硫负载条件下，实现7.45 mAh cm−2的面积容量。

➣创新点2：这项工作通过提高活性位点和多硫化物之间的共价来加强催化，以及将催化剂和吸附剂静电纺丝到同轴纳米反应器中，来提高锂硫电池性能的综合方法。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142541

4、东华大学闫建华教授Chem. Eng. J.：三维纳米纤维TiO2-x@Li负极和原位聚合凝胶电解质，实现长期循环准固态锂电池

➣挑战：锂 (Li) 金属电池由于其高能量密度而成为下一代很有前途的储能系统，但锂负极的安全隐患，尤其是在高电流密度下，阻碍其商业化。

➣方法：东华大学闫建华教授报道了一种双重策略，使用电子导电黑色TiO2-x纳米纤维薄膜，构建具有稳定三维网络的复合锂金属负极，并应用原位聚合离子导电凝胶电解质，构建高效的准固态锂电池(QSSLBs)。

➣创新点1：3D纳米纤维锂负极，在10 mA/cm2的高电流密度下稳定运行(>1600 h)。当与LiFePO4高负载正极匹配时，QSSLB表现出优异的长期循环稳定性(>500次)和高倍率性能(> 1c)。

➣创新点2：原位聚合策略可与商业层压制造相结合，生产63-Ah LiFePO4||石墨软包电池，具有高初始库伦效率。在0.3 C时，具有较大的能量密度，在0.25-2 C时具有优异的倍率性能。在0.3 C和1 C时具有长期循环性能，具有潜在的商业前景。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142627

5、江苏大学邱凤仙教授Chem. Eng. J.：“三明治状”静电纺纤维基分子印迹膜，用于选择性分离莽草酸

➣挑战：抗流感药物达菲的大量使用，导致原材料莽草酸(SA)供应不足。无论采用何种方法提取SA，分离出来的SA往往伴随着一些杂质。因此，需要去除这些杂质，才能获得高纯度的产品。

➣方法：江苏大学邱凤仙教授团队报道了一种基于硼酸亲和(TBA)功能化静电纺丝纤维的MIM，并设计了莽草酸(SA)的结合位点。采用静电纺聚丙烯腈(PAN)纤维作为支撑材料。具体来说，通过静电纺丝而不是化学接枝，在PAN衬底上构建了聚乙烯亚胺(PEI)-PAN夹层。

➣创新点1：静电纺丝引入PEI增强了PAN基板与印迹层的附着力，为更多硼酸基团提供了丰富的反应位点，降低了硼酸的pKa值。“三明治状”的SA分子印迹PAN膜(S-MIPM)具有完美的完整性、优异的孔结构和增强的选择性吸附性能。

➣创新点2：中性条件下S-MIPM的吸附量为68.64 mg g−1，纯水条件下S-MIPM的吸附量为1413 L m−2h−1 bar−1。S-MIPM的吸附容量是化学接枝制备的膜的3.1倍，证明了该策略的优越性。该膜具有良好的选择性渗透能力，为硼酸亲和选择性分离1,2-二醇提供了更好的方向。

https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.142501