1. Nature: 交聯(lián)離子低聚物，作為碳酸鈣的合適前體
無機(jī)材料在社會(huì)中起著至關(guān)重要的作用，包括建筑結(jié)構(gòu)，光學(xué)設(shè)備，機(jī)械工程以及作為生物材料的。但是，無機(jī)材料的制造受到經(jīng)典結(jié)晶的限制，經(jīng)典結(jié)晶通常會(huì)產(chǎn)生粉末，而不是具有連續(xù)結(jié)構(gòu)的整料。為了改善無機(jī)材料的結(jié)構(gòu)，已經(jīng)提出了幾種能夠?qū)崿F(xiàn)非經(jīng)典結(jié)晶的前體，例如預(yù)成核簇，致密液滴，聚合物誘導(dǎo)的液體前體相和納米顆粒。但是這些前體在整料制備中的大規(guī)模應(yīng)用受到可用性和實(shí)際考慮的限制。受可通過交聯(lián)單體或低聚物的材料的可加工性的啟發(fā)，浙江大學(xué)唐睿康團(tuán)隊(duì)通過交聯(lián)離子低聚物構(gòu)建連續(xù)結(jié)構(gòu)的無機(jī)材料的過程。
以碳酸鈣為模型，獲得了大量具有可控制分子量的低聚物（CaCO3）n，其中三乙胺用作封端劑以穩(wěn)定低聚物。除去三乙胺可引發(fā)（CaCO3）n低聚物的交聯(lián)，從而快速構(gòu)建純整體式碳酸鈣，甚至具有連續(xù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的單晶。低聚物前體的流體狀行為使其易于加工或模塑成形狀，甚至對(duì)于具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和可變形態(tài)的材料也是如此。該策略來自經(jīng)典的無機(jī)和高分子化學(xué)的融合，并使用相同的交聯(lián)過程來制造材料。
Crosslinkingionic oligomers as conformable precursors to calcium carbonate
https://www.nature.com/articles/s41586-019-1645-x
2. Nature Electronics: 外延生長(zhǎng)和層轉(zhuǎn)移技術(shù)，用于電子和光子設(shè)備材料的異質(zhì)集成
對(duì)改進(jìn)的電子和光電子器件的需求推動(dòng)了單晶半導(dǎo)體外延生長(zhǎng)技術(shù)的發(fā)展。然而，晶格和熱膨脹系數(shù)失配問題限制了在異種材料上生長(zhǎng)和集成高效電子和光子器件的選擇。因此，科研人員開發(fā)了先進(jìn)的外延生長(zhǎng)和層剝離技術(shù)來解決與晶格失配有關(guān)的問題。
近日，弗吉尼亞大學(xué)KyusangLee 聯(lián)合麻省理工學(xué)院 Jeehwan Kim回顧了用于先進(jìn)電子和光子器件中的異種單晶材料的單片集成的外延生長(zhǎng)和層轉(zhuǎn)移技術(shù)。還研究了涉及二維材料作為外延釋放層的新興外延生長(zhǎng)技術(shù)，并探討了可以利用先進(jìn)的外延生長(zhǎng)和剝離方法的未來集成計(jì)算系統(tǒng)。
Lee, K. Kim, J. et al.Epitaxial growth and layer-transfer techniques for heterogeneous integration ofmaterials for electronic and photonic devices. Nature Electronics 2019.
DOI: 10.1038/s41928-019-0314-2
https://www.nature.com/articles/s41928-019-0314-2
3. Nat. Commun.: 在無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池中，鋇誘導(dǎo)的相分離和帶隙減小
全無機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦正顯示出朝著有效的長(zhǎng)期穩(wěn)定材料和太陽能電池發(fā)展的前景。元素?fù)诫s，特別是在鉛位置的元素?fù)诫s，已被證明是獲得所需薄膜質(zhì)量和材料相的有效策略，并用于高效，穩(wěn)定的無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池。
武漢理工大學(xué)Wanchun Xiang和洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院AndersHagfeldt團(tuán)隊(duì)通過在CsPbI2Br中添加鋇離子，鋇沒有摻入鈣鈦礦晶格中，但會(huì)引起相偏析，與前體化學(xué)計(jì)量相比，碘化物/溴化物的比率發(fā)生變化，因此鈣鈦礦相的帶隙能降低。鋇含量為20 mol％的器件顯示出14.0％的高效率，并極大地抑制了無機(jī)鈣鈦礦內(nèi)部的非輻射復(fù)合，從而產(chǎn)生了1.33 V的高開路電壓，電致發(fā)光的外部量子效率為10- 4。
Ba-inducedphase segregation and band gap reduction in mixed-halide inorganic perovskitesolar cells, Nature Communications
https://www.nature.com/articles/s41467-019-12678-5
4. Sci. Adv.：硼烯-石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)
異種二維（2D）材料的整合對(duì)納米電子應(yīng)用至關(guān)重要。與垂直堆疊相比，共價(jià)橫向縫合需要自下而上的合成，從而導(dǎo)致2D橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)非常罕見。硼烯具有多態(tài)性和不同的鍵合幾何形狀，是2D異質(zhì)結(jié)構(gòu)的有希望的候選者。
近日，美國西北大學(xué)報(bào)道了硼烯與石墨烯的橫向和縱向整合。盡管晶體學(xué)晶格和對(duì)稱匹配不完善，但topographic和空間分辨光譜測(cè)量表面其具有幾乎原子清晰的橫向界面。此外，在石墨烯下的硼插層會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)相稱的垂直異質(zhì)結(jié)構(gòu)。硼的豐富鍵合構(gòu)型表明，硼烯可以整合到各種2D異質(zhì)結(jié)構(gòu)中。
XiaolongLiu and Mark C. Hersam*. Borophene-graphene heterostructures. Sci. Adv.,2019
DOI: 10.1126/sciadv.aax6444
https://advances.sciencemag.org/content/5/10/eaax6444?rss=1
5. Joule: 雙層超疏水膜助力高級(jí)復(fù)合電解質(zhì)Li-O2電池
盡管water-in-salt電解質(zhì)能夠促使Li-O2電池中發(fā)生清潔的氧化還原反應(yīng)，但是目前Li-O2電池的能量密度和能量效率仍然無法無鋰離子電池相媲美。而且，water-in-salt電解質(zhì)陰極穩(wěn)定性極限的尷尬位置也進(jìn)一步擠壓了實(shí)際電池的工作電壓區(qū)間。在本文中，吉林大學(xué)的于吉紅與南京大學(xué)的周豪慎教授團(tuán)隊(duì)通過將混合電解質(zhì)涉及到雙室電池結(jié)構(gòu)中有效地突破了這種“輸出電壓極限”。
在這種新型的雙室電池結(jié)構(gòu)中，water-in-salt正極電解液和負(fù)極的離子液體電解液被一種柔性的雙層超疏水聚合物膜隔開。此外，他們將容量提高和過電位抑制歸功于基于溶液反應(yīng)的Li2O2積累-水解機(jī)制。在3.6V充電截止電壓的控制下，這種Li-O2電池在循環(huán)250周時(shí)仍然具有較高的面積容量（2.5mAh/cm2）、顯著的能量效率（0.47V過電位）和長(zhǎng)期可逆性（庫侖效率，99.5%），這使得Li-O2電池技術(shù)具有真正的競(jìng)爭(zhēng)力。
YuQiao, Jihong Yu, Haoshen Zhou et al, Advanced Hybrid Electrolyte Li-O2Battery Realized by Dual Superlyophobic Membrane, Joule,2019
DOI:10.1016/j.joule.2019.09.002
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30430-1#
6. Joule觀點(diǎn): 回收?qǐng)?bào)廢的電動(dòng)汽車鋰離子電池
鋰離子電池使用量的快速增長(zhǎng)將會(huì)引入大量的廢舊鋰離子電池，處理廢舊鋰離子電池的步驟包括重新制造、重新定型和回收。再制造和再利用能夠延長(zhǎng)電池的使用壽命，而回收利用則通過將材料返回到價(jià)值鏈上來形成閉合回路。火法冶金，濕法冶金和直接回收是廢鋰離子電池的三個(gè)回收過程，這三個(gè)循環(huán)過程的學(xué)術(shù)創(chuàng)新和工業(yè)示范不斷涌現(xiàn)。
伍斯特工業(yè)學(xué)院Yan Wang等人總結(jié)了研究和工業(yè)上在火法冶金，濕法冶金和直接回收方面的最新進(jìn)展，指出目前的回收技術(shù)都不是完美的，確實(shí)存在極大的挑戰(zhàn)，并提供了見解和建議，以改善鋰離子電池回收利用的方向，使其變得清晰。以期望在學(xué)術(shù)界，工業(yè)界和政府的共同努力下，從生態(tài)和經(jīng)濟(jì)角度，使回收發(fā)揮更重要的作用。
MengyuanChen, Xiaotu Ma, Bin Chen, Renata Arsenault, Peter Karlson, Nakia Simon, YanWang, Recycling End-of-Life Electric Vehicle Lithium-Ion Batteries, Joule,2019.
DOI:10.1016/j.joule.2019.09.014
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S254243511930474X
7. Matter：Cu摻雜調(diào)節(jié)表面元素分布顯著提高PtNi基ORR催化劑的穩(wěn)定性
PtNi催化劑是燃料電池中氧還原反應(yīng)的一類合金型高效催化劑，然而它們的穩(wěn)定性較差。近日，加州大學(xué)洛杉磯分校的黃昱教授和約翰霍普金斯學(xué)院的Tim Mueller教授合作，通過在合成過程中引入第三種元素Cu來調(diào)節(jié)其表面元素分布，從而顯著增強(qiáng)了八面體PtNi納米顆粒的穩(wěn)定性和活性。
為了揭示這一現(xiàn)象背后的機(jī)制，他們進(jìn)行了蒙特卡羅(KMC)動(dòng)力學(xué)模擬初始化使用生長(zhǎng)跟蹤實(shí)驗(yàn)，與PtNi相比，PtNiCu顯著提高改善了鎳和銅的保留率，與實(shí)驗(yàn)一致。KMC中單個(gè)原子的運(yùn)動(dòng)軌跡表明，穩(wěn)定性的增強(qiáng)可以歸因于合成催化劑中表面Pt組分的增加，這減少了表面空位的產(chǎn)生，抑制了表面遷移，并抑制了亞表面銅和鎳原子的溶解，從而顯著增強(qiáng)了催化劑的穩(wěn)定性。
Liang Cao, Zipeng Zhao, ZeyanLiu, Wenpei Gao, Sheng Dai, Joonho Gha, Wang Xue, Hongtao Sun, Xiangfeng Duan,Xiaoqing Pan, Tim Mueller, Yu Huang. Differential Surface ElementalDistribution Leads to Significantly Enhanced Stability of PtNi-Based ORRCatalysts. Matter, 2019.
DOI:10.1016/j.matt.2019.07.015
https://doi.org/10.1016/j.matt.2019.07.015
8. Matter：新型AuPd金屬納米顆粒催化防彈聚合物材料的可控合成
利用納米粒子催化化學(xué)反應(yīng)生成功能高分子是化學(xué)研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。近日，布朗大學(xué)的孫守恒團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)制備了一種AuPd納米顆粒體系作為一種具有高催化活性和穩(wěn)定性的催化劑，通過串聯(lián)反應(yīng)一鍋法合成聚苯并惡唑。一鍋反應(yīng)依賴于AuPd納米顆粒的大小和組成，8nm的Au39Pd61納米顆粒是聚合反應(yīng)的最佳催化劑。
與商業(yè)PBO (Zylon,Mw = 40 kDa)相比，使用該催化劑制備的高純PBO在600℃以下具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，在苛刻環(huán)境條件下具有更好的化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性。報(bào)道的納米顆粒催化的一鍋反應(yīng)并不局限于PBO的形成，還可以作為剛性聚合物的一般方法加以推廣，對(duì)于防彈纖維、阻燃和智能紡織品的應(yīng)用非常重要。
Chao Yu, Xuefeng Guo, Zhouyang Yin, Zhonglong Zhao,Xing Li, Jerome Robinson, Michelle Muzzio, Cintia J. Castilho, Mengqi Shen,Yucheng Yuan, Junyu Wang, John Antolik, Gang Lu, Dong Su, Ou Chen, PradeepGuduru, Christopher T. Seto, Shouheng Sun. Highly Efficient AuPd Catalyst forSynthesizing Polybenzoxazole with Controlled Polymerization. Matter, 2019.
DOI: 10.1016/j.matt.2019.09.001
https://doi.org/10.1016/j.matt.2019.09.001
9. Matter綜述：金屬有機(jī)骨架（MOFs）的控制合成以及分層組裝
金屬有機(jī)骨架（MOFs）已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于氣體存儲(chǔ)和分離，藥物輸送和催化劑等。MOFs的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)，以及分層的組裝對(duì)于增強(qiáng)其性能，如分離動(dòng)力學(xué)，催化活性和選擇性，都起著至關(guān)重要的作用。近日，美國德州農(nóng)工大學(xué)Zhou Hong-Cai教授及其研究團(tuán)隊(duì)于Matter上發(fā)表了關(guān)于MOFs的控制合成及分層組裝的綜述。
他們總結(jié)了近期關(guān)于控制合成可調(diào)節(jié)尺寸與形貌的MOFs的研究進(jìn)展，并討論了新型MOFs的分層結(jié)構(gòu)的程序組裝，而且強(qiáng)調(diào)MOFs的成分，形貌以及分層的孔結(jié)構(gòu)對(duì)于傳遞和催化等應(yīng)用的至關(guān)重要的作用。他們簡(jiǎn)要概述了MOFs超結(jié)構(gòu)和分層功能的化合物的程序組裝。他們旨在為研究MOFs及其分層組裝提供綜合指導(dǎo)，并反過來設(shè)計(jì)合成具有前所未有可調(diào)性的材料，從而使其應(yīng)用到更多的方面。
LiangFeng, Kun-Yu Wang, Joshua Powell, and Hong-Cai Zhou. ControllableSynthesis of Metal-Organic Frameworks and Their HierarchicalAssemblies. Matter 1, 801–824, October 2, 2019.
DOI:10.1016/j.matt.2019.08.022
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238519302152
10. AEM: 利用二氧化硅限制硫化鎳中硫的“散發(fā)”用于高性能鋰離子電池
硫化鎳以其高的理論容量被認(rèn)為是一種很有前途的新型鋰離子電池負(fù)極材料。但是，在運(yùn)行的過程中，由于容量的重大變化而導(dǎo)致的容量衰減大大限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。近日，武漢理工大學(xué)麥立強(qiáng)教授以及阿貢國家實(shí)驗(yàn)室陸俊 等人通過一種分步構(gòu)建的方法，通過模板輔助涂層，熱處理和刻蝕工藝合成了NiSx@C 卵黃（yolk-shell）結(jié)構(gòu)。
值得一提的是， SiO2在煅燒中產(chǎn)生致密層限制硫的“散發(fā)”，并且NiSx@C yolk-shell結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生穩(wěn)定的電化學(xué)反應(yīng)化境，以緩沖鋰化和脫鋰過程中NiSx yolk的嚴(yán)重體積膨脹，還有助于形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面（SEI）層。具有yolk-shell 結(jié)構(gòu)的NiSx@C在鋰離子電池中顯示出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性（在1A g-1的電流密度下充放電2000次容量還能達(dá)到460 mAh g-1）以及優(yōu)越的倍率性能（在20 A g-1下容量達(dá)到225 mAh g-1）。
QidongLi, Liqiang Mai*, Jun Lu*, et al. Silica Restricting the SulfurVolatilization of Nickel Sulfide for High‐Performance Lithium‐Ion Batteries
DOI:10.1002/aenm.201901153
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201901153
11. Adv. Sci.: Ruddlesden–Popper鈣鈦礦：光電應(yīng)用的合成和光學(xué)性質(zhì)
Ruddlesden-Popper鈣鈦礦作為下一代光電器件的候選者最近引起了廣泛的關(guān)注。有機(jī)陽離子，金屬鹵化物和結(jié)構(gòu)中層數(shù)的變化導(dǎo)致不同光電應(yīng)用的晶體結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生變化。
吉林大學(xué)William W. Yu和Yu Zhang總結(jié)和比較了二維鈣鈦礦晶體和薄膜的不同合成方法。器件中的光電特性和電荷轉(zhuǎn)移過程也被研究 （特別是對(duì)于發(fā)光二極管和太陽能電池）。
Gao, X. Yu, W. W. Zhang, Y. et al. Ruddlesden–Popper Perovskites: Synthesis and Optical Properties forOptoelectronic Applications. Adv. Sci. 2019.
DOI: 10.1002/advs.201900941
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/advs.201900941
12. Angew：Mo2C衍生的多金屬氧酸鹽用于腫瘤診療
為了克服目前化學(xué)動(dòng)力學(xué)治療(CDT)所存在的一些局限性，南京工業(yè)大學(xué)宋雪嬌博士和董曉臣教授合作制備了一種Mo2C衍生的多氧金屬酸鹽(POM)，并將其作為一種可以協(xié)同進(jìn)行化學(xué)動(dòng)力學(xué)-NIR II光熱治療的新型CDT試劑。研究發(fā)現(xiàn)，POM可以在酸性的腫瘤微環(huán)境(TME)中聚集，因此能夠?qū)崿F(xiàn)特異性地腫瘤靶向。
而它除了能通過Russell機(jī)制產(chǎn)生單線態(tài)氧(1O2)外，還可依靠出色的光熱轉(zhuǎn)換性能來增強(qiáng)其CDT效應(yīng)從而提供更好的腫瘤治療效果。同時(shí)POM還可以通過NIR-II光聲成像對(duì)腫瘤進(jìn)行診斷并對(duì)治療進(jìn)行優(yōu)化。得益于鉬具有的可逆的氧化還原特性，該P(yáng)OM納米顆粒可以從抗氧化防御系統(tǒng)中逃逸從而實(shí)現(xiàn)持續(xù)的治療以完全治療腫瘤，并且毒副作用也非常低。
GongyuanLiu, Xuejiao Song, Xiaochen Dong. et al. Mo2C-Derived Polyoxometalate forNIR-II Photoacoustic Imaging-Guided Chemodynamic/Photothermal Synergistic Therapy. Angewandte ChemieInternational Edition. 2019
DOI:10.1002/anie.201910815
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201910815
