2. Nature Energy: 非極性溶劑氟化物電解質助力全溫度區間電池
碳酸酯電解質在商品化非水鋰離子電池中得到了廣泛應用。然而，碳酸酯電解液中的溶劑和鋰離子的高親和性以及高可燃性將其應用溫度區間限制在-20℃~50℃之間，其電化學穩定窗口也只有0~4.3V。在本文中，美國馬里蘭大學的王春生教授團隊通過將氟化物電解質溶解在非極性的高度氟化的溶劑中成功地控制了電解液中的鋰離子與溶劑的親和性。
這種電解液除了不燃以外，還能夠在0~5.6V的寬電化學窗口內穩定工作，在-125℃~70℃的超寬溫度區間內仍然具有高離子電導率。他們發現在-95℃~70℃的溫度區間內，這種電解液能夠LiNi0.85Co0.10Al0.05O2正極的庫倫效率高達99.9%，Li負極和高壓LiCoMnO4正極的庫倫效率特分別高達99.4%和99%。即便在-85℃的超低溫環境下，Li// LiNi0.85Co0.10Al0.05O2電池也能夠實現其室溫容量的50%。
XiulinFan, Chunsheng Wang et al, All-temperature batteries enabled by fluorinatedelectrolytes with non-polar solvents, Nature Energy,2019
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0474-3
3. Nature Nano.: CO混入CO2原料氣顯著提高乙烯產率
相比于催化劑中被廣泛研究的催化效率和選擇性，不純或有意混合的CO2原料對電化學CO2還原反應（CO2RR）催化活性的動力學影響研究甚少，但工業用CO2原料經常被CO污染，因此有必要對CO2/CO共原料條件下的CO2RR進行更深入的研究。鑒于此，柏林工業大學的Peter Strasser教授以銅為納米催化劑，利用動力學同位素示蹤實驗和原位電化學差分質譜毛細管式流動電化學反應池，對CO2/CO共原料的CO2RR活性進行了研究。
研究發現，電還原CO2的原料中混入CO之后，可將乙烯產率提高近50%，而且在特定位點的反應表面上，CO2和CO分子之間不存在位點競爭，說明催化劑表面CO和CO2的吸附位不同，且互不干擾，另外，通過合成雜化的金屬/非金屬串聯催化劑NiNC/CuOx，形成了微觀上的局域CO的釋放器，發現該串聯催化劑在純CO2原料中也提高了乙烯產率。
XingliWang, Jorge Ferreira de Araújo, Wen Ju, Alexander Bagger, Henrike Schmies, Stefanie Kühl, Jan Rossmeisl, Peter Strasser*. Mechanistic reactionpathways of enhanced ethylene yields during electroreduction of CO2–CO co-feeds on Cu and Cu-tandem electrocatalysts. NatureNanotechnology, 2019
DOI:10.1038/s41565-019-0551-6
https://doi.org/10.1038/s41565-019-0551-6
4. Nat. Commun.：通用的大規模合成過渡金屬單原子催化劑的方法
金屬單原子催化劑由于其出色的活性和穩定性而受到關注。然而，金屬單原子催化劑大規模合成的通用策略尚未見報道。近日，中科院理化所張鐵銳等報告了一種通用的合成策略，該策略可以合成包含Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Ru，Pt或它們的組合的過渡金屬單原子催化劑。
球差校正高角度環形暗場掃描透射電子顯微鏡和擴展X射線吸收精細結構光譜表征表明，過渡金屬原子均勻地分散在炭黑載體上。該合成方法可以大量生產金屬負載量大的碳載金屬單原子催化劑（> 1 kg規模）。所合成的Ni單原子催化劑在將二氧化碳電化學還原為一氧化碳方面表現出出色的活性，法拉第效率可達98.9％（-1.2 V）。
HongzhouYang, Lu Shang, Tierui Zhang*, et al. A universal ligand mediatedmethod for large scale synthesis of transition metal single atomcatalysts. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-12510-0
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12510-0
5. Nat. Commun.: 21.1％效率！高性能倒置結構鈣鈦礦太陽能電池
陳棋和李耀文團隊研究發現，帶電表面缺陷在鈍化后可以是良性的，并可以進一步用于界面能帶結構的重構?；趲喾措姾傻碾x子之間的靜電相互作用，碘離子電離后具有路易斯酸特征的富勒烯骨架（PCBB-3N-3I）不僅可以有效地鈍化帶正電的表面缺陷，而且可以在鈣鈦礦活性層的頂部以優選的方向組裝。
因此，具有強分子電偶極子的PCBB-3N-3I形成偶極子夾層，以重構界面能帶結構，從而增強了內置電勢和電荷收集。倒置結構的平面異質結鈣鈦礦太陽能電池展現出21.1％的效率和優異的環境穩定性。
Reconfigurationof interfacial energy band structure for high-performance inverted structureperovskite solar cells.Nature Communications, (2019)
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12613-8
6. Nat. Commun.：直接成像揭露摻雜石墨烯中的三配位氧
氫，碳，氮和氧是有機化學中最重要的元素。它們可能的鍵合結構種類繁多，因此可以形成數量驚人的化合物。近日，埃伯哈德·卡爾斯圖賓根大學ChristophHofer等對有缺陷的碳（石墨烯）晶格中的氮鍵和氧鍵構型進行了詳細分析。使用球差校正掃描透射電子顯微鏡和單原子電子能量損失譜，作者直接對氧化石墨烯中的氧原子以及注入石墨烯中的氮原子進行了成像。
收集的數據能夠對氮鍵和氧鍵的構型進行比較，從而顯示出兩種元素之間的明顯差異。如所期望的，氮與相鄰的碳原子形成兩個或三個鍵，其中三個鍵是優選的構型。相反，氧往往只與兩個碳原子結合。然而，值得注意的是，作者觀察到具有與三個碳原子相鄰的三配位氧，這種構型在有機化合物中極為罕見。
ChristophHofer*, et al. Direct imaging of light-element impurities in graphene revealstriple-coordinated oxygen. Nat. Commun., 2019
DOI: 10.1038/s41467-019-12537-3
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12537-3
7. EES: 23.26％的認證效率！鈣鈦礦-CIGSe疊層太陽能電池
德國亥姆霍茲柏林鈣鈦礦疊層器件研究中心AmranAl-Ashouri，Artiom Magomedov和 Steve Albrecht等人在鈣鈦礦太陽能電池（PSC）中引入了兩個新的空穴選擇觸點界面的分子。這些分子基于具有膦酸錨定基團的咔唑基團，并且可以在各種氧化物上形成自組裝單層（SAMs）。除了最小的材料消耗和寄生吸收，自組裝過程還可以通過簡單的過程控制來保形覆蓋任意形成的氧化物表面。
SAM設計為在鈣鈦礦吸收體上形成能量匹配的界面，而不會產生非輻射損耗。PSC的效率高達21.1％。此外，制備了單結CIGSe/鈣鈦礦串聯太陽能電池。保形覆蓋允許實現其沉積在粗糙的CIGSe表面。在1 cm2的有效面積上具有23.26％的認證效率。SAM的簡單性和多樣化的基底兼容性可能有助于進一步將鈣鈦礦光伏技術發展為低成本，廣泛采用的太陽能技術。
Conformalmonolayer contacts with lossless interfaces for perovskite single junction andmonolithic tandem solar cells，Energy Environ. Sci., 2019
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee02268f#!divAbstract
8. AM：在NIR II區有高效吸收和光熱轉換效率的Pt超結構用于腫瘤治療
近紅外光對生物組織具有較好的穿透深度、較低的光子散射和較高的最大允許照射量，因此在生物醫學領域有著很好的應用潛力。同濟大學楊洋博士、中科院長春應化所王櫻蕙博士和宋術巖研究員合作報道了一種單組分空心Pt納米超結構(“Pt螺旋體”)，它是由3D框架結構、2D層殼結構和1D納米線結構組裝而成。
Pt螺旋體在NIR-II具有很高的光熱轉換效率(52.5%)和摩爾消光系數(228.7 m2 mol-1)，性能均顯著優于鉑立方體。研究結果表明，Pt螺旋體獨特的超結構是其具有增強的NIR II吸收和光熱效應的重要原因。實現良好的光照效果和隨體內外實驗結果表明，Pt螺旋體有著出色的耐熱性能、優良的光穩定性以及CT成像性能，是一種高效的腫瘤診療平臺。
QishunWang, Yang Yang, Yinghui Wang, Shuyan Song. et al. Plasmonic Pt Superstructureswith Boosted Near-Infrared Absorption and Photothermal Conversion Efficiency inthe Second Biowindow for Cancer Therapy. Advanced Materials. 2019
DOI:10.1002/adma.201904836
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201904836
9. AEM：原位產生氧缺陷實現高活性、高穩定性的光催化固氮
含氧空位（OVs）的光催化材料憑借OVs在N2捕獲和活化方面的特性在光催化固氮方面展現出良好的催化活性。然而，材料表面的OVs極不穩定，容易捕獲反應體系H2O/O2中的O原子，進而失活。
針對這一問題，中南大學梁叔全教授、王梁炳教授與中國科學技術大學的鄭旭升研究員等設計合成了多孔的WO3材料，發現WO3納米顆粒的晶體接界處（GBs）在光照下會原位產生OVs，進而提高材料的光催化固氮性能。具體而言，600 ℃下煅燒氧化得到的WO3-600在室溫、無犧牲試劑的反應條件下催化產NH3的速率高達230 μmol gcat-1 h-1，是不含GBs的WO3材料的17倍。此外，材料在數十次的循環測試中活性基本無降低，展示出極高的穩定性。進一步的機理探究表明，GBs和OVs的存在一方面會共同調節WO3的能帶結構，另一方面伴隨的W-O共價鍵合作用的增強會促使光生電子更易與N2反應?？偠灾?，本工作展現了原位產生的OVs在光催化固氮方面的作用，為設計合成高活性、高穩定性的固氮材料提供了新的思路。
TingtingHou, Yu Xiao, Peixin Cui, Yining Huang, Xiaoping Tan, Xusheng Zheng, Ying Zou,Changxi Liu, Wenkun Zhu, Shuquan Liang, and Liangbing Wang.
OperandoOxygen Vacancies for Enhanced Activity and Stability toward NitrogenPhotofixation. Adv. Energy Mater., 2019, 1902319.
DOI：10.1002/aenm.201902319.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201902319
10. AFM：高通量噴墨打印鈣鈦礦薄膜加速鈣鈦礦光伏成分篩選
鈣鈦礦成分工程是提高鈣鈦礦光伏效率和穩定性的最有效方法之一。對于大量的混合鈣鈦礦成分，高通量制備薄膜能夠有效加快成分篩選，發現新型鈣鈦礦組分，應用于鈣鈦礦光電器件。
南方科技大學徐保民團隊開發了一種適用于混合鈣鈦礦薄膜制備的高通量噴墨打印方法，該方法能夠在十分鐘左右制備25種混合鈣鈦礦薄膜，打印過程是全自動化的，并具有良好的重復性。對這些薄膜進行物相、光學吸收和熒光強度壽命表征，由此構成的性能數據庫能夠有效地加快鈣鈦礦光伏成分篩選。隨后，進行光伏器件制備，器件性能對比進一步驗證高通量噴墨打印鈣鈦礦薄膜構成的性能數據庫能夠加快成分篩選。
ShiChen, Lihua Zhang, Lijia Yan, Xiaodong Xiang, Xingzhong Zhao, Shihe Yang,Baomin Xu. Accelerating the Screening of Perovskite Compositions forPhotovoltaic Applications through High-Throughput Inkjet Printing, AdvancedFunctional Materials, 2019, 0, 1905487.
DOI: 10.1002/adfm.201905487
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201905487
11. ACS Catalysis: 光催化固氮中的缺陷工程
當前工業合成氨技術以使用鐵基催化劑的哈柏法（Haber-Bosch）為主，其反應條件非常苛刻（250大氣壓、400攝氏度），并需要巨大的能耗。光催化技術能夠直接將太陽能轉化為化學能，為降低合成氨能耗提供了一種非常具有前景的方法。然而，氮-氮叁鍵的超高鍵能使得氮分子體現出穩定的化學特性，從而導致常規的光催化材料很難活化氮分子。因此，開發高效的固氮合成氨光催化劑依然面臨巨大挑戰。近年來，具有豐富缺陷結構的光催化材料對于光催化固氮表現出巨大的應用潛力。
鑒于此，最近中國科學院理化技術研究所張鐵銳團隊綜述了光催化固氮中的缺陷工程，著重介紹了六種常見材料缺陷結構對光催化材料性能的調控規律，總結了光催化固氮材料缺陷工程的要點和關鍵，并對設計高活性缺陷結構材料面臨的挑戰以及未來光催化固氮領域的發展方向進行了展望。該工作有助于促進光催化合成氨技術的發展。
RunShi, Yunxuan Zhao, Geoffrey I. N. Waterhouse, Shuai Zhang, Tierui Zhang*.Defect Engineering in Photocatalytic Nitrogen Fixation. ACS Catalysis, 2019.
DOI:10.1021/acscatal.9b03246
https://doi.org/10.1021/acscatal.9b03246
