1. Sci. Adv.:鋅釩氧化物陰極鋅離子電池的超長周期穩定性
可充電水性鋅離子電池是一種很有前途的大規模儲能電池,但由于缺乏既具有優良的倍率性能又具有足夠的循環壽命的正極材料而備受困擾。北京大學Junrong Zheng和Jitao Chen通過設計一種新穎的層狀多孔結構的鋅釩氧化物材料來克服這一障礙。
這種Zn0.3V2O5·1.5H2O陰極在0.2A g-1時具有426 mA·h g-1的高比容量,在10A g-1時具有空前的超長循環穩定性,在20000次循環中保持96%的容量。其電化學機理是:鋅插層引起的晶格收縮與氫插層引起的晶格膨脹相互抵消,使晶格在充放電過程中保持恒定,有利于循環穩定性。分層多孔結構與電解質提供了豐富的接觸,縮短了離子擴散路徑,并提供了緩沖以緩解電化學過程中產生的應變,促進了快速動力學和長期穩定性。
Wang, L.; Huang, K.-W.; Chen,J.; Zheng, J., Ultralong cycle stability of aqueous zinc-ion batteries withzinc vanadium oxide cathodes. Science Advances 2019, 5 (10), eaax4279.
DOI:10.1126/sciadv.aax4279
https://advances.sciencemag.org/content/5/10/eaax4279
2. Chem. Soc. Rev.:CO2催化還原的表面策略:從二維材料到納米團簇再到單原子
氧化還原催化,包括光催化和(光)電催化,可以去除大氣中過量的CO2并將其轉化為增值品來緩解全球變暖問題和能源危機。納米到原子的二維(2D)材料,團簇和單原子是出色的催化劑,它們具有可加工的超薄/小尺寸和大表面積,引起了全世界的研究興趣。然而,目前CO2催化還原的研究和應用之間還存在差距。
近日,澳大利亞國立大學Zongyou Yin,上海交通大學Jianbo Wu,阿德萊德大學Shizhang Qiao等系統地和建設性地討論了迄今為止報道的CO2還原催化劑的納米到原子表面策略。該工作有利于推動表面策略設計高選擇性、高活性、高穩定性的CO2還原催化劑的發展,從而為氣候變化,能源和環境問題的可持續解決方案開辟新途徑。
LimingWang, Shizhang Qiao,* Jianbo Wu*, Zongyou Yin,* et, al. Surface strategies forcatalytic CO2 reduction: from two-dimensional materials tonanoclusters to single atoms. Chem.Soc. Rev., 2019
DOI: 10.1039/c9cs00163h
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/cs/c9cs00163h#!divAbstract
3. Chem綜述: 有機光電材料的晶體工程
通過控制分子間的相互作用,晶體工程可以被認為是功能性晶體固體的高度有序和復雜的超分子合成。作為晶體工程中最重要的有機固體之一,有機光電材料在過去的幾十年中受到了極大的關注。
天津大學胡文平和中科院化學所YonggangZhen團隊從晶體工程的角度系統地討論了如何設計有機光電材料,包括分子結構,分子間的相互作用,堆積排列,晶體生長和構圖方法以及兩組分和多組分分子材料。強調了分子結構,堆積模式,晶體形態和光電特性之間的相關性。最后,提出了一些要點,以供在該領域進一步探索。
CrystalEngineering of Organic Optoelectronic Materials, Chem
DOI:10.1016/j.chempr.2019.08.019
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929419303882
4. Adv. Sci:動態三維腫瘤橢球體芯片用于準確評估納米藥物的細胞攝取
納米醫學技術可以有效提高藥物的安全性、有效性和遞送效率。然而,許多在體外表現出良好分布特性的納米材料在體內給藥時往往會出現較差的細胞攝取效果。這是由于目前的細胞攝取研究模型主要基于傳統的二維培養體系,該體系是單層的靜態體系,并不能準確地反映納米顆粒(NPs)在體內的分布情況。
為了更好地研究NPs在體外的穿透效果,中山大學張元慶教授團隊構建了一種模擬實體腫瘤和動態液體傳輸的多樣化腫瘤培養芯片(MTC-chip),并使用芯片上的三維腫瘤球體去評估了介孔二氧化硅顆粒(MSNs)的細胞攝取情況。結果發現,在相同劑量下,連續給藥比單次瞬態給藥能產生更好的MSNs穿透效果,而尺寸大小對細胞攝取的影響并不如以往研究報道的那樣顯著,并且透明質酸酶(HAase)預處理也能增強大尺寸MSNs的腫瘤穿透能力。
JialangZhuang, Yuanqing Zhang. et al. A Dynamic 3D Tumor Spheroid Chip Enables MoreAccurate Nanomedicine Uptake Evaluation. Advanced Science. 2019
DOI:10.1002/advs.201901462
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201901462
5. ACS Nano:酶驅動的膜靶向嵌合肽用于增強腫瘤光動力-免疫治療
武漢大學張先正教授團隊設計了一種protein farnesyltransferase (PFTase)驅動的質膜(PM)靶向嵌合肽,PpIX-C6-PEG8-KKKKKKSKTKC-oMe(PCPK),并將其用于PM靶向的光動力治療(PM-PDT),它可通過誘導腫瘤細胞發生PM損傷和快速釋放損傷相關分子模式(DAMPs)來增強免疫治療。
研究發現,共軛有光敏劑原卟啉IX (PpIX) 的PCPK可產生活性氧來使膜相關蛋白失活并引發脂質過氧化,在極低的濃度(1μM)和光照條件下就可以破壞PM。而這種PM的特異性損傷也會進一步誘導DAMPs的快速釋放,同時產生強于傳統的胞質PDT的抗腫瘤免疫反應。實驗將這種免疫刺激的PM-PDT策略與程序性細胞死亡受體1阻斷治療相結合,可以對轉移性腫瘤產生顯著的抑制效果。
ChiZhang, Fan Gao, Xian-Zheng Zhang. et al. Enzyme-Driven Membrane-TargetedChimeric Peptide for Enhanced Tumor Photodynamic Immunotherapy. ACS Nano. 2019
DOI:10.1021/acsnano.9b04315
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b04315
6. Nano Lett.:康普瑞汀A4納米粒子聯合乏氧敏感的咪喹莫特應用癌癥治療
血管阻斷劑(VDAs)在癌癥治療中具有巨大的應用潛力。然而,VDAs除了具有使腫瘤血管塌陷的作用外還會激活宿主的免疫反應,從而顯著削弱其抗癌作用。吉林大學第一醫院陳京濤教授、中科院長春應化所湯朝暉研究員和陳學思研究員合作開發了一種VDA納米藥物CA4-NPs,它可誘導未成熟的漿細胞樣樹突狀細胞(pDCs)在瘤內的浸潤,從而抑制抗癌免疫。
為了解決這一問題,實驗將CA4-NPs與乏氧敏感的咪喹莫特(hs-IMQ)相聯合,它可在CA4-NPs誘導的硝基還原酶(NTR)的催化作用下被選擇性地激活為咪喹莫特(IMQ)。結果表明,hs-IMQ和CA4-NPs聯合后可使腫瘤中的活性IMQ濃度提高6.3倍,并改變腫瘤微環境使其從免疫抑制狀態變為免疫激活狀態。通過CA4-NPs和hs-IMQ聯合治療可協同抑制4T1荷瘤小鼠的腫瘤生長和轉移。這一工作也為利用瘤內pDCs來逆轉VDA治療引起的免疫抑制提供了新的方法,并為將VDAs與TLR激動劑聯合使用以觸發原位的免疫激活和增強抗癌效果提供了機制基礎。
NaShen, Jingtao Chen, Zhaohui Tang, Xuesi Chen. et al. Combretastatin A4Nanoparticles Combined with Hypoxia-Sensitive Imiquimod: A New Paradigm for theModulation of Host Immunological Responses during Cancer Treatment. Nano Letters. 2019
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b03214
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b03214
7. ACS Nano: 穩定的很!無機殼層保護鹵化鈣鈦礦納米晶
合成明亮而穩定的量子點的常規策略是產生外延匹配的核/殼異質結構,以減輕深陷阱態的存在。由于其動態表面和低熔點,這種思維方式是與鹵化鈣鈦礦納米晶體(LHP NCs)不兼容的。然而,對于在發光器件中LHP NCs仍要求提高其化學穩定性。Maksym V. Kovalenko團隊提出了一種方法,利用LHP NCs的離子晶格和獨特的耐缺陷結構來制備非外延鹽殼型異質結構。這些異質結構能夠使其免受環境的影響,同時保持其結構優異的光學性能和增加的散射,以提高輸出耦合效率。
為此,首先通過將LHP的異質成核到微晶載體(例如堿金屬鹵化物)的表面上來合成錨定的LHP NCs。第一步使LHP NC穩定下來,防止進一步合并,這使它們可以通過兩親性Na和Br前體在非極性介質中的表面介導反應,被額外的無機殼覆蓋。這些無機殼保護的NC@載體復合物(NCC)對極性有機溶劑(例如γ-丁內酯,乙腈,N-甲基吡咯烷酮和三甲胺)的化學穩定性大大提高。表現出高的熱穩定性,在高達120°C的溫度下PL強度可逆地下降不超過40%;并提高了與各種紫外線固化樹脂的相容性。
Dirin,D. N., Benin, B. M., Yakunin, S., Krumeich, F., Raino, G., Frison, R. &Kovalenko, M. V. Microcarrier-Assisted Inorganic Shelling of Lead HalidePerovskite Nanocrystals. ACS Nano, 2019
DOI:10.1021/acsnano.9b05481 (2019).
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.9b05481
8. AEM: 無枝晶柔性纖維用于長循環壽命鋅電池
纖維狀可重復水系鋅電池具有良好的靈活性、可靠性、高性價比、高能量/功率密度和高安全性等優點,已成為未來可穿戴設備的重要儲能設備,但受鋅枝晶生長和電極不可逆性增加的影響,其循環壽命較差,充放電性能較差。
鑒于此,中物院化工材料研究所的程建麗,王斌研究員和阿貢實驗室的陸俊研究員團隊合作設計合成了一種新型的三維結構片狀堆疊的纖維狀鋅負極材料,碳纖維表面的氮氧官能團能夠增強基底與Zn的結合能力,增加Zn2+沉積活性位點,從而抑制鋅枝晶生長,與具有納米線陣列結構的Co3O4陰極組成Zn//Co3O4可充電電池,具有優異的循環穩定性、高能量密度、好的柔韌性和出色的防水性能。該工作為設計制備高性能的柔性可穿戴電子儲能設備提供了一種新的策略。
Qun Guan, Yongpeng Li,Xuanxuan Bi, Jie Yang, Jingwen Zhou, Xuelian Li, Jianli Cheng, Zhuanpei Wang, BinWang, Jun Lu. Dendrite-Free Flexible Fiber-Shaped Zn Battery with Long CycleLife in Water and Air. Advanced Energy Materials, 2019
DOI: 10.1002/aenm.201901434
https://doi.org/10.1002/aenm.201901434
9. ACS Catalysis: 高穩定性的尖晶石型NiAl2O4負載Pt催化劑用作甲醇水相重整制氫
成熟的制氫和儲氫技術是氫能源廣泛應用的前提,水重整制氫具有制氫溫度低、能耗低(原料無需汽化)、流程簡單、成本低和環保的優勢,是一種極具潛力的制氫新技術,然而常用的γ-Al2O3負載Pt催化劑存在載體易相變失活的問題。
鑒于此,華東理工大學王艷芹教授團隊設計制備了尖晶石型NiAl2O4負載Pt催化劑(Pt/NiAl2O4),其中的Pt有多個金屬態,有利于促進甲醇脫氫,而且NiAl2O4中的氧空位也有利于促進水煤氣轉變,兩者的協同作用使Pt/NiAl2O4催化劑用于甲醇水相重整制氫,具有優異的穩定性和催化活性。該工作為設計制備高穩定性、高催化活性的水相重整制氫催化劑提供了一種新的策略。
DidiLi, Yi Li, Xiaohui Liu, Yong Guo*, Chih-Wen Pao, Jeng-Lung Chen,Yongfeng Hu, Yanqin Wang*. NiAl2O4 SpinelSupported Pt Catalyst: High Performance and Origin in Aqueous-Phase Reformingof Methanol. ACS Catalysis, 2019.
DOI:10.1021/acscatal.9b02243
https://doi.org/10.1021/acscatal.9b02243
10. AFM: O/F雙摻雜多孔碳納米多面體負極提高鉀離子電池的倍率性能和循環性能
鉀離子電池具有成本較低、能量密度高等優勢,然而負極碳材料具有較低的脫嵌鉀電位,容易體積膨脹和結構不穩定,從而形成枝晶造成安全隱患。因此開發綠色環保,結構穩定,高容量、高倍率和長壽命的新型鉀離子電池仍是一個巨大的挑戰。
近日,中國科學技術大學的陳乾旺教授團隊首先通過溶劑熱法和炭化裂解制備了ZrO2/C復合材料,然后通過高頻刻蝕和二次熱處理得到O/F雙摻雜多孔碳納米多面體(OFPCN),其具有高強度的MOF基炭骨架結構和發達的納米多孔網絡結構,作為鉀離子電池負極材料,表現出優異的倍率性能和循環性能,在0.05A/g時具有481mAh/g的高可逆容量,在10A/g的高電流密度下循環5000周后具有111mAh/g的超長循環穩定性,展示出巨大的應用潛力。
JianLu, Changlai Wang, Haolei Yu, Shipeng Gong, Guoliang Xia, Peng Jiang, PengpingXu, Kang Yang, Qianwang Chen*. Oxygen/Fluorine Dual-Doped PorousCarbon Nanopolyhedra Enabled Ultrafast and Highly Stable Potassium Storage.Advanced Functional Materials, 2019.
DOI:10.1002/adfm.201906126
https://doi.org/10.1002/adfm.201906126