1. AM綜述：TiO2光催化的基本原理：概念、機理和挑戰
光催化在太陽能電池、水分解、污染物降解等領域得到了廣泛的應用。近十年來，各種表面科學方法對TiO2光催化尤其是TiO2光催化的光化學機理和基本原理進行了廣泛的研究，旨在為真實環境條件下的TiO2光催化提供重要的信息。近日，中科院大連化物所楊學明團隊總結了近年來在分子水平上對TiO2光催化基本理解的研究進展。
作者首先介紹了TiO2的結構和TiO2光催化的基本原理，提出了TiO2光催化的基本概念；然后詳細介紹了TiO2模型表面上的三個重要分子(氧、水、甲醇)的光化學，揭示了TiO2光催化過程中電荷/能量轉移與鍵斷裂/形成的關系；最后，簡要討論了TiO2光催化機理研究在分子水平上面臨的挑戰和機遇，以及可能的光催化模型。
QingGuo, Xueming Yang*, et al. Fundamentals of TiO2 Photocatalysis:Concepts, Mechanisms, and Challenges. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201901997
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201901997
2. AM：柔性有機太陽能電池規模化制備
南昌大學陳義旺，Xiaotian Hu和西安交通大學Wei Ma開發了一種柔性有機太陽能電池規模化制備的普適性策略。首先應用涂布/印刷過程中的剪切脈沖來控制富勒烯和非富勒烯受體體系的BHJ層的形態演變。檢測了縫模印刷和旋涂之間的剪切脈沖的定量轉換因子。形態演化，分子堆積和粗粒度分子模擬的結果證實了脈沖平移的有效性。基于1.04cm2面積，通過狹縫涂布印刷的柔性器件的效率對于PTB7-Th：PC71BM達到9.10％，對于PBDB-T達到9.77％：ITIC。此外，15 cm2柔性模塊的有效效率高達7.58％ （PTB7-Th：PC71BM）和8.90％（PBDB-T：ITIC）。
Meng,X., Zhang, L., Xie, Y. P., Hu, X., Xing, Z., Huang, Z., Liu, C., Tan, L., Zhou,W., Sun, Y., Ma, W., Chen, Y., A General Approach for Lab‐to‐Manufacturing Translation on FlexibleOrganic Solar Cells. Adv. Mater. 2019, 1903649.
DOI: 10.1002/adma.201903649
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903649
3. AM: 鐵電體和混合鹵化物鈣鈦礦的相互洞察
近日，新南威爾士大學GauravVats、Jan Seidel聯合蔚山國家科學技術研究院Sang Il Seok對未來多功能能量轉換和存儲裝置的鈣鈦礦材料（無機 - 有機雜化鹵化物鈣鈦礦和鐵電鈣鈦礦）的進行了類比，闡述了最先進的技術，概念以及給出了對發展前景的見解。最近的進展突出了混合鈣鈦礦對高效太陽能電池的潛力。這些材料的固有極性特性，包括鐵電性，為同時利用幾種能量轉換機制提供了額外的可能性，例如壓電，熱電和熱電效應以及電能存儲。
這些現象的存在可以支持鈣鈦礦太陽能電池的性能。使用這些效應（壓電，熱電和熱電效應）的能量轉換也可以通過改變光強度來增強。因此，存在一系列調節鈣鈦礦的結構，電子，光學和磁性的可能性，以使用多于一種機制同時收集能量以實現提高的效率。這需要對概念，機制，相應的材料屬性以及與這些影響有關的基礎物理有基本的了解。
Mutual Insight onFerroelectrics and Hybrid Halide Perovskites: A Platform for FutureMultifunctional Energy Conversion. AM 2019.
DOI: 10.1002/adma.201807376
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201807376
4. AM：功能化生物熒光納米探針用于對細胞內化動力學進行實時定量研究
細胞會通過細胞膜將物質運輸出去進而維持其代謝和系統的穩態，而一些用于基因編輯、細胞重組、治療等目的生物分子也會通過細胞膜被遞送到細胞中。目前，由于熒光技術的局限性，對于細胞內化動力學的研究通常是半定量的，只能提供在細胞水平上或離散時間內的動力學信息。
北京生物工程研究所陳薇教授、美國加州大學盧云峰教授和Wen jing博士合作報道了一種將功能化熒光素酶納米膠囊作為探針去實時定量分析細胞內化動力學的方法。研究表明，這一定量分析將有助于合理設計遞送載體和實現對多肽和其他功能分子的高通量篩選，進而為藥物開發和癌癥治療提供有效幫助。
DiWu, Jing Wen, Wei Chen, Yunfeng Lu. et al. Real-Time Quantifcation of CellInternalization Kinetics by Functionalized Bioluminescent Nanoprobes. AdvancedMaterials. 2019
DOI:10.1002/adma.201902469
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902469
5. AM：以基質金屬蛋白酶為靶點的智能水凝膠用于按需遞送生長因子
在原位恢復心肌梗死區域的血液供應和減少已存在的細胞外基質降解目前治療心肌梗死(MI)的有效方法，但是這種局部遞送治療因子的方法往往存在富集差、毒性大等缺點，其效果并不盡如人意。中科院遺傳與發育生物學研究所趙艷楠博士和戴建武研究員合作制備了一種雙功能的，對心肌梗死響應的智能水凝膠材料用于按需給藥以促進血管生成并通過靶向基質金屬蛋白酶-2/9 (MMP-2/9)來抑制心肌重構。
該水凝膠材料所具有的MMP-2/9裂解肽PLGLAG (TIMP)既可以對MMP做出響應以實現堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）的按需釋放；同時TIMP肽也可作為MMP的底物，從而抑制MMP對細胞外基質的過度降解作用。實驗結果表明，該水凝膠可通過增強血管生成和減少心肌重構來有效地改善MI大鼠 的恢復情況，因此也有望成為治療缺血性心臟病的一種新的理想方法。
CaixiaFan, Yannan Zhao, Jianwu Dai. et al. Myocardial-Infarction-Responsive SmartHydrogels Targeting Matrix Metalloproteinase for On-Demand Growth FactorDelivery. Advanced Materials. 2019
DOI:10.1002/adma.201902900
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201902900
6. AM：石墨烯基柔性電子器件的激光加工
近年來石墨烯的興起及其在各種電子器件中的應用。具體來說，石墨烯具有優異的柔韌性、透明度、導電性和機械穩定性，已成為柔性電子產品的通用材料。在過去十年中，由于各種激光處理技術的推動，包括石墨烯氧化物的激光處理誘導光還原、柔性圖案化、分層結構、雜原子摻雜、可控稀釋、蝕刻和石墨烯沖擊以及激光誘導石墨烯在聚酰亞胺、石墨烯等電子器件中有著廣泛的應用，如發電機、超級電容器、光電器件、傳感器和執行器等。
清華大學Zheng You教授等綜述了近年來石墨烯基柔性電子器件激光加工技術的進展。綜述了石墨烯及其衍生物的制備、加工和改性所采用的各種激光加工技術。基于各種石墨烯源的典型激光柔性電子器件進行了全面的綜述。隨著石墨烯制備方法和激光微納加工技術研究的快速進展，基于石墨烯的電子技術可能很快會得到快速發展。
You, R.; Liu, Y.-Q.; Hao, Y.-L.; Han, D.-D.; Zhang,Y.-L.; You, Z., Laser Fabrication of Graphene-Based Flexible Electronics. Adv.Mater. 0 (0), 1901981.
DOI: 10.1002/adma.201901981
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201901981
7. AM：增強原子層薄的2D碳氮化物片的太陽能吸收以增強可見光光催化
原子化薄的2D碳氮納米片（CNS）具有較大的表面積和極短的電荷載流子從塊狀物到表面的擴散距離，是光催化應用的理想材料。然而，與它們的體積對應物相比，CNS應用總是受到帶隙增大的影響，從而縮小了太陽吸收范圍。
中科大Gang Liu教授等報道了一種通過氟化和熱脫氟顯著增加原子化厚度的CNS的太陽光吸收的方法。這種方法可以通過將吸收邊緣延長到578 nm，大大增加CNS的可見光吸收。負載Pt輔助催化劑作為光催化劑的調制CNS在可見光照射下顯示出優越的光催化制氫活性。理論計算表明該方法可以將氰基引入到CNS的框架中，并在邊緣處引入伴隨的氮空位，既可以縮小帶隙，又可以改變電荷分布。本研究將提供一個有效的策略來增加太陽能轉換應用中碳氮化物基光催化劑的太陽能吸收。
Wang, Y.; Du, P.; Pan, H.; Fu, L.; Zhang, Y.; Chen, J.; Du, Y.; Tang, N.;Liu, G., Increasing Solar Absorption of Atomically Thin 2D Carbon NitrideSheets for Enhanced Visible-Light Photocatalysis. Adv. Mater. 0 (0), 1807540.
DOI: 10.1002/adma.201807540
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201807540
8. AM：鈷酞菁錨定Fe-N位點協同作用高效CO2RR
同時在低過電勢下實現高法拉第效率，高電流密度和高穩定性對電化學CO2還原反應（CO2RR）的工業應用是必不可少的。然而，在這個催化過程中仍然存在巨大的挑戰。近日，中科院大連化物所Guoxiong Wang等團隊合作，通過協同催化策略—鈷酞菁錨定Fe-N位點（CoPc?Fe-N-C）來改善CO2RR性能。
實驗發現，CO法拉第效率超過90％的潛在窗口從單獨的Fe-N-C上的0.18 V顯著擴展到CoPc?Fe-N-C上的0.71 V。更重要的是，最大CO電流密度增加了十倍，且穩定性顯著提高。DFT計算表明，錨定的鈷酞菁促進CO解吸并抑制Fe-N位點上的競爭性析氫反應，而* COOH形成幾乎保持不變，因此表現出對CO2RR的前所未有的協同效應。
LongLin, Guoxiong Wang*, et al. Synergistic Catalysis over Iron‐Nitrogen Sites Anchored withCobalt Phthalocyanine for Efficient CO2 Electroreduction. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201903470
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903470
9. AM：氧化鈰納米顆粒用于治療肝臟缺血再灌注損傷
大多數被注射入體內的納米藥物會被單核吞噬細胞系統(MPS），例如肝和脾等所吞噬，從而使得它們無法有效地到達目標的病狀區域。威斯康星大學麥迪遜分校蔡偉波教授、中科院上海硅酸鹽研究所胡萍博士和華中科技大學蘭曉莉博士合作，利用會優先被肝臟攝取的納米抗氧化劑來預防肝臟缺血再灌注損傷(IRI)。而IRI是一種與活性氧(ROS)相關的疾病。
實驗選擇了納米氧化鈰(NPs)作為納米抗氧化劑，并對其預防IRI的具體機理進行了研究。結果發現，氧化鈰NPs可通過清除ROS、抑制枯否細胞和單核巨噬細胞的活化來有效地緩解肝臟的IRI癥狀。并且隨后釋放的促炎細胞因子也會顯著減少，中性粒細胞的聚集和浸潤也會降低，進而抑制肝臟的炎癥反應。這一研究表明，納米抗氧化劑在臨床治療肝IRI時具有很好的應用前景。
DalongNi, Ping Hu, Xiaoli Lan, Weibo Cai. et al. Ceria Nanoparticles MeetHepatic Ischemia-Reperfusion Injury: The Perfect Imperfection. AdvancedMaterials. 2019
DOI:10.1002/adma.201902956
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201902956
10. AM: 金屬鹵化物鈣鈦礦的缺陷活性
金屬鹵化物鈣鈦礦半導體中存在各種類型的化學相互作用使它們具有特征性的“軟”波動結構，易于出現大量缺陷。意大利佩魯賈大學Filippo De Angelis和意大利技術研究院Annamaria Petrozza等人總結了對缺陷性質及其光化學的理解，充分利用了密度泛函理論研究和精確實驗設計的協同作用。并用于描述缺陷活動如何確定材料和相關設備的宏觀特性。最后，對開放式問題的討論提供了實現設備操作的有根據的預測的途徑，這是設計可靠設備所必需的。
Motti,S. G., Meggiolaro, D., Martani, S., Sorrentino, R., Barker, A. J., De Angelis,F., Petrozza, A., Defect Activity in Metal–Halide Perovskites. Adv. Mater. 2019, 1901183.
DOI: 10.1002/adma.201901183
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201901183
11. AM：PtSnBi納米片的三金屬協同作用促進甲酸氧化
Pt可高效催化許多反應，但甲酸電氧化效果不佳，存在嚴重的CO毒化現象。開發能夠將HCOOH直接氧化成CO2的高活性、穩定的催化劑是直接液體燃料電池商業化的一大挑戰。近日，南方科技大學Zewei Quan團隊合成了一種新型的PtSnBi納米片。
研究發現，該材料三種金屬的協同作用大大提高了甲酸氧化性能。其中，Pt45Sn25Bi30納米片具有最佳性能，質量活性可達4394 mA mg-1 Pt，并在4000個循環后保留了78%的初始活性，是最先進的甲酸氧化催化劑。DFT計算表明，PtSnBi納米片的電子和幾何效應有助于抑制CO*的形成和優化脫氫步驟。
ShuipingLuo, Zewei Quan*, et al. Trimetallic Synergy in Intermetallic PtSnBi NanoplatesBoosts Formic Acid Oxidation. Adv. Mater. 2019,
DOI: 10.1002/adma.201903683
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201903683
12. AM: 具有碳中性的長循環壽命Li-CO2電池
Li-CO2電池是有吸引力的能量存儲系統，由于其高比能量密度，能夠滿足未來大規模應用的需求。然而，Li-CO2電池的主要挑戰是實現Li2CO3和碳放電產物的可逆形成和分解。伊利諾伊大學芝加哥分校AminSalehi-Khojin和阿貢實驗室Larry A. Curtiss團隊使用MoS2納米薄片作為正極催化劑與離子液體/二甲基亞砜電解質結合，開發出具有總碳中性的完全可逆Li-CO2電池，該材料組合產生的是（Li2CO3/ C）多組分復合物。
該研究表明，化學轉化、C-O共價鍵的成鍵和斷鍵可用于能量存儲系統。研究者通過理論計算推斷了可逆放電/充電過程的機制，并解釋了與Li2CO3與碳的界面如何提供氧化Li2CO3和碳以產生充電CO2所需的電子傳導。電池展示出每循環固定的500 mAh g-1容量，并且具有500圈優異的循環壽命，遠遠超過目前Li-CO2電池中報道的最佳循環穩定性。
AlirezaAhmadiparidari, Robert E. Warburton, Leily Majidi, Mohammad Asadi, Amir Chamaani,Jacob R. Jokisaari, Sina Rastegar, Zahra Hemmat, Baharak Sayahpour, Rajeev S.Assary, Badri Narayanan Pedram Abbasi, Paul C. Redfern, Anh Ngo, Márton V?r?s, Jeffrey Greeley,Robert Klie, Larry A. Curtiss, Amin Salehi‐Khojin, ALong‐Cycle‐Life Lithium–CO2 Battery with Carbon Neutrality, Advanced Materials,2019.
DOI:10.1002/adma.201902518
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201902518
13. ACS Nano：小細胞外囊泡的釋放動力學行為會影響皮膚組織再生
小細胞外囊泡(SEVs)非常適合用于組織再生，但其在損傷組織中的短暫壽命也大大限制了它們的效果。科英布拉大學Lino Ferreira團隊對了SEVs的遞送動力學對組織、細胞和分子水平上對組織再生效果的影響做了研究。結果表明，多次準確地定時應用SEVs會比依靠單一劑量的SEVs具有更好的再生效果。實驗進一步利用含有SEVs的光觸發水凝膠對糖尿病和非糖尿病患者的傷口進行處理，發現SEVs的釋放動力學行為會影響最終的皮膚組織再生的效果。
HelenaHenriques-Antunes, Lino Ferreira. et al. The Kinetics of Small ExtracellularVesicle Delivery Impacts Skin Tissue Regeneration. ACS Nano.2019
DOI:10.1021/acsnano.9b00376
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b00376
14. Acc. Chem. Res.：等離激元驅動的催化
作為一類新型的光催化劑，等離激元貴金屬納米粒子具有在整個可見光譜中收集太陽能的獨特能力，并產生有效的能量轉換，被認為是可能解決能量危機的途徑之一。表面等離激元共振的共振激發使得納米顆粒收集光子的能量以形成高度增強的電磁場，并且存儲在等離激元場中的能量可以誘導金屬中的熱載流子。
熱電子-空穴對最終通過耦合到金屬納米顆粒的聲子模式而消散，產生更高的晶格溫度。而等離激元電磁場，熱電子和熱可以催化等離激元金屬納米顆粒表面附近的反應物的化學反應。近日，陜西師范大學Hongxing Xu團隊總結了近年來關于分子等離激元催化中激發機制和能量轉移途徑的理論和實驗進展。重點介紹了等離激元激發驅動的晶體生長和納米材料轉化的最新進展。
ZhenglongZhang, Chengyun Zhang, Hairong Zheng, and Hongxing Xu*. Plasmon-Driven Catalysis onMolecules and Nanomaterials. Acc. Chem. Res., 2019
DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00224
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.accounts.9b00224
