1. AM: 內置電場助力氧化鐵納米管陣列高效儲鈉性能
能夠實現(xiàn)快速持久充放電的高功率鈉離子電池有望成為當前鋰離子電池的替代品。然而，常規(guī)鈉離子電池負極材料的低反應活性和較差的穩(wěn)定性為其實際應用設置了障礙。蘇州大學李亮團隊通過將表面硫化后的氧化鐵設計為有序的納米管陣列并將其用作鈉離子電池的負極材料。由此形成的材料中存在著氧化物和硫化物異質結，異質結在材料內部形成電場，不僅降低了反應活化能而且顯著提高了電荷轉移動力學。
得益于這種內置電場和有序結構的協(xié)同作用，氧化鐵納米管陣列在5 A/g的電流密度下循環(huán)200周后的容量保持率仍高達91%，超過了目前文獻報道氧化鐵的儲鈉性能。此外，基于這種氧化鐵納米管陣列負極和Na0.67Mn0.67Ni0.23Mg0.1O2正極的全電池在功率密度為330 W/kg的情況下其能量密度高達142 Wh/kg。
JiangfengNi, Liang Li et al, Highly Efficient Sodium Storage in Iron Oxide NanotubeArrays Enabled by Built‐In Electric Field, AdvancedMaterials, 2019
DOI: 10.1002/adma.201902603
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201902603?af=R
2. Angew：超穩(wěn)定的咪唑基MOF用于高效CO2捕獲
在高吸收容量/選擇性和低再生成本之間取得平衡是用于碳捕獲的金屬有機框架（MOF）的發(fā)展過程中一直以來的挑戰(zhàn)。同時，這些人造材料必須能夠滿足實際需求，例如在惡劣條件下穩(wěn)定和可大規(guī)模合成。
近日，汕頭大學Xiao-Chun Huang等合作，報道了一種新的MOF，Zn(imPim)（又名MAF-stu-1），該MOF含有咪唑衍生物配體，可以以類似手套的方式容納CO2分子。Zn(imPim)高的形狀互補性使得可直接觀察到負載的CO2，并保證其最佳的碳捕獲性能超過目前性能最佳的MOF。此外，Zn(imPim)具有高的熱穩(wěn)定性（高達680°C）和化學穩(wěn)定性，且可快速大規(guī)模生產(chǎn)，使得Zn(imPim)成為了解決CO2捕獲問題的最具競爭力的候選者。
Zhi-ShuoWang, Xiao-Chun Huang*, et al. An Ultrastable Metal Azolate Frameworkwith Binding Pockets for Optimal Carbon Dioxide Capture. Angew. Chem. Int.Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201909046
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201909046
3. JACS：Fe-N-C單原子催化劑中反應中間體誘導的活性自調節(jié)
Fe-N-C單原子催化劑（SAC）對氧還原反應（ORR）表現(xiàn)出高活性。然而，活性中心如何介導催化仍然存在爭議。近日，新加坡南洋理工大學Kun Zhou團隊使用第一原理計算，提出了Fe-N-C SAC上ORR的微動力學模型，揭示了由其內在中間體誘導的自我調節(jié)機制。
模擬結果表明，F(xiàn)e-N-C中FeN4中心的單原子Fe位點被0.28至1.00V的中間體OH *覆蓋。值得注意的是，這種OH *成為活性部分Fe（OH）N4的一部分，并且可以優(yōu)化Fe位點上的中間體結合能，表現(xiàn)出~0.88V的理論半波電位。該工作表明了中間體在單原子催化中的重要性，并為合理設計高性能SAC提供了實用指導。
YuWang, TangKun Zhou*, et al. Self-Adjusting Activity Induced by Intrinsic Reaction Intermediatein Fe-N-C Single-Atom Catalysts. J. Am. Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b07712
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b07712
4. Nano Lett.: 通過置換反應實現(xiàn)高能量密度可充電鎂電池
由于其高理論體積容量和無枝晶剝離/電鍍Mg，可充電鎂電池（RMB）在新能源電池體系中具有巨大的潛力。然而，缺乏高能量密度的正極嚴重限制了它們的實際應用。
馬里蘭大學王春生團隊首次報道CuS正極可以在室溫下通過CuS /Mg軟包電池中的置換反應完全可逆地工作，并在MACC電解質中提供~400 mAh/g的高容量，對應于重量和體積能量密度分別為608 Wh/kg和1042 Wh/L，即使在80次循環(huán)后，CuS/Mg軟包電池仍可保持335 mAh/g的高容量。詳細的機理研究表明，CuS經(jīng)歷了置換反應途徑而不是典型的轉化機制。
MingleiMao, Tao Gao, Singyuk Hou, Fei Wang, Ji Chen, Zengxi Wei, Xiulin Fan, Xiao Ji,Jianmin Ma, Chunsheng Wang, High-Energy-Density Rechargeable Mg Battery Enabledby a Displacement Reaction, Nano Letters, 2019.
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b02963
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.9b02963
5. Nano Lett.: 無機凝膠衍生金屬框架，實現(xiàn)高性能硅負極
金屬基質材料已經(jīng)成為與鋰等下一代電極材料雜交的理想平臺，用于鋰離子電池的實際應用。然而，這些金屬物質通常以分離的顆粒的形式存在，不能為硅體積變化提供足夠的自由空間以及連續(xù)的電荷傳輸途徑。德克薩斯大學奧斯汀分校余桂華和南京師范大學Ping Wu團隊從無機凝膠前體合成具有互連孔通道和導電骨架的3D金屬框架，將其作為緩沖/導電基質以提高硅負極的儲鋰性能。
作為概念驗證演示，商業(yè)Si顆粒通過簡單的凝膠還原途徑原位固定在Sn-Ni合金框架內，并且在循環(huán)期間Si顆粒的重排增加了Si在Sn-Ni框架中的分散性，和對儲鋰的協(xié)同作用。Si @ Sn-Ni全金屬骨架的高結構完整性，3D Li+/e-混合傳導通路，界面結合的協(xié)同效應，活性Si和Sn之間的同時反應動力學，實現(xiàn)了長循環(huán)壽命（在0.5 A g-1下100次循環(huán)后為1205 mAh g-1）和優(yōu)異的倍率性能（10 A g-1下為653 mAh g-1）。
Anping Zhang, Zhiwei Fang, Yawen Tang, Yiming Zhou, Ping Wu, Guihua Yu, InorganicGel-Derived Metallic Frameworks Enabling High-Performance Silicon Anodes, NanoLetters, 2019.
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b02429
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.9b02429
6. Nano Lett.：具有多尺度結構的納米纖維蛋白原支架用于促進傷口愈合
纖維蛋白原作為凝血和組織修復的關鍵成分，被廣泛地用于開發(fā)促進傷口愈合的納米纖維生物支架材料。目前制備蛋白質納米纖維的技術，如靜電紡絲或擠壓等都會引起蛋白質構象的變化。并且這種變化往往與淀粉樣變性相關，進而也會引發(fā)疾病。從我們最近引進的在生理鹽緩沖液中自組裝纖維蛋白原支架的技術開始，英國諾丁漢特倫特大學Monika Michaelis團隊和德國不萊梅大學Dorothea Bruggemann團隊合作，對新型纖維蛋白原納米纖維的形態(tài)和二級結構進行了研究，并考察了纖維蛋白原的濃度和pH值對蛋白構象的影響。
實驗觀察到，在形成纖維結構時，部分蛋白會由α-螺旋轉變?yōu)棣?折疊。硫黃蛋白T染色實驗則表明，這種構象的轉變與淀粉樣蛋白的形成無關。由于該纖維支架材料的多尺度結構可以被很好地控制，因此不會產(chǎn)生致病的淀粉樣變性，從而證明了它是一種促進創(chuàng)傷愈合的良好材料。
KarstenStapelfeldt, Monika Michaelis, Dorothea Bruggemann. et al. Controlling theMultiscale Structure of Nanofibrous Fibrinogen Scaffolds for WoundHealing. Nano Letters. 2019
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b02798
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b02798
7. Chem. Sci.：近紅外Rhodol衍生物用于可被激活的高對比度光聲成像
開發(fā)能夠對細胞過程進行高對比度光聲成像的可激活型分子探針是目前研究所面臨的一大難題。湖南大學蔣健暉教授和汪鳳林博士合作開發(fā)了一種新的近紅外對甲氨基酚衍生物探針Rhodol-NIR，它具有消光系數(shù)大、量子產(chǎn)率低和在酯化后結構會由開環(huán)型轉變?yōu)榉忾]的螺內酯型等特點。
這些特點也使得該探針可以被特異性的脫酯化反應激活以形成具有高對比度的PA成像探針。實驗通過將這一探針用于對腫瘤生物標志物醌氧化還原酶同工酶1 (hNQO1)進行PA成像，證明了其可以在活細胞和動物體內檢測并成像hNQO1，并具有很好的對比度和敏感性。
FengLiu, Fenglin Wang, Jian-Hui Jiang. et al. Engineering NIR Rhodol Derivativewith Spirocyclic Ring-open Activation for High-Contrast PhotoacousticImaging. Chemical Science. 2019
DOI:10.1039/C9SC02764E
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/sc/c9sc02764e#!divAbstract
8. ACS Nano：Ce6與免疫球蛋白G相結合用于熒光成像指導的腫瘤協(xié)同治療
光動力治療(PDT)與免疫治療相結合是一種很好的局部治療腫瘤的方法。而成功的PDT往往需要成像圖進行指導以保證治療的準確性。然而，現(xiàn)有的研究都是致力于同時遞送光敏劑和造影劑，這不僅使得PDT試劑從體內清除的效率變慢，也會導致成像結果和PDT試劑的釋放之間存在不同步。復旦大學陸偉教授團隊和上海交通大學肖澤宇教授團隊合作，發(fā)現(xiàn)光敏劑Ce6與免疫球蛋白G (IgG)之間存在固有的結合能力。
Ce6和IgG可以自組裝形成納米復合物Chloringlobulin (Ce6 +免疫球蛋白G)。實驗將其與PD-L1相結合制備了αPD-L1-Chloringlobulin，并利用該復合物對小鼠的原位神經(jīng)膠質瘤進行了基于Ce6熒光成像指導的手術、定向PDT和PD-L1檢查點封鎖治療。而在原位結腸癌模型小鼠中，實驗制備了另一種可與PD-L1和細胞毒性T淋巴細胞抗原4(CTLA-4)雙重檢查點阻斷治療相結合的Chloringlobulin，通過聯(lián)合手術中熒光成像指導的PDT證明了這一策略具有很好的臨床實用性。
JiaojiaoXu, Zeyu Xiao, Wei Lu. et al. High Affinity of Chlorin e6 to Immunoglobulin Gfor Intraoperative Fluorescence Image-Guided Cancer Photodynamic and CheckpointBlockade Therapy. ACS Nano. 2019
DOI:10.1021/acsnano.9b03466
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b03466
9. ACS Nano: 富含Cu4SnS4的納米材料用于薄膜鋰電池，具有增強的轉化反應
廈門大學彭棟梁、德克薩斯大學奧斯汀分校Hang Guo和Buddie Mullins團隊以氧化石墨烯為添加劑，通過簡單的凝膠-溶劑熱法，合成了富含Cu4SnS4的納米粒子和納米管的復合材料，并將其應用于薄且柔韌的鋰金屬電池。與富含Cu2SnS3的電極不同，富含Cu4SnS4的電極在200次循環(huán)后穩(wěn)定地循環(huán)，具有~416mAh g-1增強的轉換容量（約52％的總容量）。
研究者通過原位XRD分析了Cu-Sn-S電極的鋰化/去鋰化機制以及轉化和合金化反應的電壓范圍；通過基于三種算法的DFT計算比較了三種Cu-Sn-S化合物的轉化過程，闡明了Cu4SnS4電極增強的轉化穩(wěn)定性和優(yōu)異的擴散動力學；通過原位/非原位表征，DFT計算和各種電化學測試揭示了Cu-Sn-S電極的反應途徑和不穩(wěn)定容量的根本原因。這項工作提供了基于多種鋰化機制開發(fā)能源材料和功率器件的見解。
JieLin, Jin-Myoung Lim, Duck Hyun Youn, Yang Liu, Yuxin Cai, Kenta Kawashima,Jun-Hyuk Kim, Dong-Liang Peng, Hang Guo, Graeme Henkelman, Adam Heller, C.Buddie Mullins, Cu4SnS4-Rich Nanomaterials for Thin-FilmLithium Batteries with Enhanced Conversion Reaction, ACS Nano, 2019.
DOI: 10.1021/acsnano.9b05029
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.9b05029
10. ACS Nano: 三維Ni-Co氫氧化物異質結構與碳納米管雜化用于高性能儲能
中國電子科技大學Yan Wang、Zexiang Chen和臺灣國立清華大學Yu-Lun Chueh團隊使用簡單的一步水熱法設計在碳納米管（CNT）材料上生長的鎳鈷（Ni-Co）雙氫氧化物納米針（NCDHN），組成的3D復合材料表示為CNTs@NCDHN，將該復合物制成電極，展示出高倍率和長循環(huán)壽命。對三維CNTs@NCDHN電極和Ni-Co氫氧化物電極之間進行電化學性能的對比分析表明，CNTs @NCDHNs的高倍率性能和長循環(huán)壽命是由于協(xié)同效應。
CNTs@NCDHNs在1A g-1的電流密度下表現(xiàn)出1823 F g-1的高比電容，并且在20 A g-1的充電-放電倍率下仍保留了大于77.6％的電容。將其作為正電極，rGO-Fe2O3作為負電極，組裝準固態(tài)電池。該電池具有高達20 A g-1的超快充放電速率和長循環(huán)穩(wěn)定性。當施加0-1.6V的電壓，相應的準固態(tài)器件在功率密度為1.13 kW kg-1時具有高達54.6 Wh kg-1的高能量密度，在12.4 kW kg-1時能量密度為35.8 Wh kg-1。此外，該裝置在不同極端條件下表現(xiàn)出最佳的柔韌性、穩(wěn)定性和安全性。
YanWang, Hualiang Wei, Huifang Lv, Zexiang Chen, Jijun Zhang, Xinyu Yan, Ling Lee,Zhiming M. Wang, Yu-Lun Chueh, Highly Stable Three-Dimensional Nickel–Cobalt HydroxideHierarchical Heterostructures Hybridized with Carbon Nanotubes for HighPerformance Energy Storage Devices, ACS Nano, 2019.
DOI:10.1021/acsnano.9b04282
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.9b04282
11. Adv. Sci.：光敏微載體用于修復組織缺損
智能響應型微載體可以對外界刺激做出反應，從而主動地釋放藥物，因此可用于治療和組織再生等領域。而在各種刺激中，近紅外(NIR)光是一種很好的選擇，因為它可以穿透生物組織，具有足夠的強度也不會造成嚴重的損傷。東南大學趙遠錦教授、南京大學孫凌云教授和QianHuang博士合作，利用微流體技術，制備了一種用于遞送藥物的光敏微載體(PDMs)。
該微載體由可吸收NIR光的氧化石墨烯、對熱敏感的聚(N-異丙基丙烯酰胺)和明膠甲基丙烯酸酯組成。在近紅外光照射下，PDMs的體積會發(fā)生收縮從而能有效地觸發(fā)藥物釋放；而當近紅外光消失后，縮小的微載體也會恢復到原來的大小，并且這個可逆的過程可以穩(wěn)定地重復許多次。體外實驗表明，在激光照射下的PDMs能有效釋放負載的血管內皮生長因子，進而促進人臍靜脈內皮細胞的成管化。體內實驗結果也表明， PDMs在組織缺損大鼠模型上具有顯著的光熱效應和良好的治療效果。
XinZhao, Qian Huang, Lingyun Sun, Yuanjin Zhao. et al. Photoresponsive DeliveryMicrocarriers for Tissue Defects Repair. Advanced Science. 2019
DOI:10.1002/advs.201901280
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201901280
12. Adv. Sci.：超薄黑云母納米片用于腫瘤診療
黑云母(BM)是一種片狀硅酸鹽礦物，在許多領域中都具有廣闊的應用前景。但是目前BM納米片(NSs)的合成卻還是一個不小的難題。深圳人民醫(yī)院Xiaobin Zeng博士、哈佛醫(yī)學院Omid C. Farokhzad教授和Wei Tao博士合作提出了一種高效合成超薄BM NSs的方法，并且由于這些NSs中存在MgO、Fe2O3和FeO，因此被聚乙二醇化后的BM NSs可以作為一種智能的腫瘤診療平臺，它具有以下特點：Fe3+可以通過消耗谷胱甘肽和生成O2來重塑腫瘤微環(huán)境(TME)；生成的O2會被含有氧空位的MgO進一步催化生成·O2?；鐵離子催化的類芬頓反應可以通過TME中的H2O2生成·OH。
并且，BM NSs可以通過第二步和第三步的循環(huán)反應生成Fe2+和Fe3+，進而持續(xù)消耗谷胱甘肽和H2O2并生成·OH和O2。同時，在650 nm激光照射下，該NSs能夠利用O2產(chǎn)生·O2?，而在808 nm激光下則會產(chǎn)生光熱治療的效果，并且其自身也是一種可用于熒光、光聲和光熱成像的多模態(tài)成像造影劑。
XiaoyuanJi, Xiaobin Zeng, Omid C. Farokhzad, Wei Tao. et al. Synthesis of UltrathinBiotite Nanosheets as an Intelligent Theranostic Platform for CombinationCancer Therapy. Advanced Science. 2019
DOI:10.1002/advs.201901211
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201901211
13. AEM: 超過36％的記錄效率！鈣鈦礦用于室內光伏發(fā)電！
室內光伏發(fā)電有望為物聯(lián)網(wǎng)提供自供電的電子設備。香港大學Shien‐Ping Feng團隊報道了一種三陰離子CH3NH3PbI2-xBrClx鈣鈦礦薄膜，其帶隙專為室內光捕獲而設計，在標準1000 lux熒光燈下, 具有1.028V的獨特高開路電壓（Voc），達到36.2％的紀錄效率。溴化物和氯化物抑制了陷阱狀態(tài)和非輻射復合損失，表現(xiàn)出顯著的理想因子1.097。
氯化物的引入成功地抑制了碘化物和溴化物的鹵化物偏析，穩(wěn)定了三陰離子鈣鈦礦膜。該設備具有出色的長期性能，在連續(xù)光照下超過2000小時，可保持95％以上的原始效率。研究結果表明，I/Br/Cl三陰離子鈣鈦礦具有定制的帶隙和抑制陷阱狀態(tài)的重要性和潛力，可以穩(wěn)定高效地進行室內光回收。
TailoringTriple‐AnionPerovskite Material for Indoor Light Harvesting with Restrained HalideSegregation and Record High Efficiency Beyond 36%. Adv. Energy Mater. 2019,1901980.
DOI: 10.1002/aenm.201901980
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201901980
