1. Angew：水誘導高取向介孔石墨碳的制備用于鉀離子電池負極
鉀離子電池具有高能量密度、低成本以及鉀儲量豐富等優點，是一種非常具有潛力的儲能器件。然而，受鉀離子半徑大與傳統石墨碳負極材料有限層間距的限制，鉀離子電池的循環穩定性與倍率性能較差。近日，中國科學技術大學的錢逸泰院士團隊通過環氧樹脂在500℃的水熱處理和在1400℃的退火設計制備了一種石墨層垂直于軸的高取向介孔石墨納米晶(OGCS)。
研究發現，水不僅在石墨碳納米晶形成過程中起著重要的作用，而且有助于介孔結構的形成，而這些介孔結構有利于鉀離子的快速吸附和擴散，同時其也可以作為儲鉀位點，減小了鉀離子傳輸的能壘，用OGCS作為鉀離子電池的負極材料，具有優異的循環穩定性與倍率性能。該工作為設計制備高循環穩定性與倍率性能的鉀離子電池負極材料提供了一種新的思路。
YongQian, Song Jiang, Yang Li, Zheng Yi, Jie Zhou, Jie Tian, Ning Lin, Yitai Qian.Water-Induced Growth of High-Oriented Mesoporous Graphitic Carbon Nanospringfor Fast K- ion Adsorption/Intercalation Storage.Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201912287
https://doi.org/10.1002/anie.201912287
2. Angew: 高熵化學穩定層狀O3型結構—鈉離子電池正極
高性能Na離子正極材料的創新以及對結構化學的相應理解仍難以捉摸。中科院物理所胡勇勝課題組報道了一種用于鈉離子正極的高熵化學的新概念。該課題組成功設計并制備了層狀O3型NaNi0.12Cu0.12Mg0.12Fe0.15Co0.15Mn0.1Ti0.1Sn0.1Sb0.04O2的實例，該材料用于鈉離子電池中顯示出更長的循環穩定性（500次循環后容量保持率約為83％）和出色的倍率能力（5.0 C下?80％的容量保持率）。在充放電過程中，O3和P3結構之間呈現出高度可逆的相變行為，最重要的是，這種相變行為被有效地延遲了，表明超過60％的總容量存儲在O3型區域中。可能的機理可以歸因于這種高熵材料中的多組分過渡金屬，它可以適應Na +脫-嵌過程中局部相互作用的變化。
ChenglongZhao, Feixiang Ding, Yaxiang Lu, Liquan Chen, Yong-Sheng Hu, High‐entropy chemistrystabilizing layered O3‐type structure in Na‐ion cathode, Angewandte Chemie International Edition,2019.
DOI:10.1002/anie.201912171
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201912171
3. Angew：自下而上法將DNA-SiO2納米復合材料組裝成微米級空心球
盡管化學，材料科學和生物技術之間界面上的DNA納米技術已發展成為高度創新和活躍的研究領域，但仍非常需要將DNA納米結構與微米和毫米尺寸范圍聯系起來的方法。近日，卡爾斯魯厄理工學院Christof M.Niemeyer等報道了由SiO2納米顆粒和DNA聚合物構成的新型分層結構復合材料，這些材料可以通過鉗形雜化鏈式反應自組裝得到。
該納米復合材料可以在微流體產生的油包水液滴中組裝成薄層，從而以高吞吐率生產出機械穩定的，尺寸分布均勻的空心球。合成的空心材料可以將細胞封裝在空腔中，表明該工作不僅有助于超分子自下而上制造的進一步發展，而且所制備的材料還可以用于生命科學領域。
YongHu, Christof M. Niemeyer*, et al. Bottom‐Up Assembly of DNA–SilicaNanocomposites into Micrometer‐Sized HollowSpheres. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201910606
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201910606
4. Angew: 富鎳NCA初級顆粒內的結構不均勻性-高倍率下放電容量衰減的根源
正極材料在電化學反應過程中，特別是在高倍率放電下的結構穩定性，與高能量和高功率密度的新型電極材料的設計和開發密切相關。韓國科學技術學院（KIST）Wonyoung Chang課題組發現在不同截止電壓下的快速放電過程中，單個LiNi0.835Co0.15Al0.015O2（NCA83）顆粒內形成的結構不均勻性。
盡管內部保留了尖晶石結構，但從高截止電壓（4.8 V）放電的某些NCA83顆粒表面上發現有部分恢復為層狀結構。在高截止電壓下高倍率放電期間，這些微米級和納米級的不均勻性和結構反轉與初始充電狀態下的結構演變高度相關，并可能最終導致循環穩定性的降低。這項研究提高了對各種電化學過程中初級粒子內部結構不均勻性的理解，并可能促進新型富鎳正極材料的開發。
HyesuLee, Eunmi Jo, Kyung Yoon Chung, Dongjin Byun, Seung Min Kim, Wonyoung Chang,In‐depth TEMInvestigation on Structural Inhomogeneity within a PrimaryLixNi0.835Co0.15Al0.015O2 Particle: Origin of Capacity Decay during High‐rate Discharge, Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201910670
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201910670
5. Angew: 強電解質與陰極吸附的協同作用轉化三碘化物-鋰氧電池
通過觀察I2拉曼峰相對于I2蒸氣的最大偏移，以及通過第一原理分子動力學模擬中拉長的I–I鍵長，可以識別出二甲基亞砜（DMSO）對I2的超強溶劑化作用。中科院上海硅酸鹽研究所Yi-Yang Sun和Tao Zhang課題組發現該效應和RuO2表面與I2牢固結合的共同作用，可將眾所周知的I-+I2生成I3-的反應方向反轉為向左發生。
受這一發現的啟發，該團隊制造出具有Li / DMSO + LiI / RuO2結構的Li–O2電池，并發現DMSO和RuO2對I2的協同作用能夠錨定氧化還原介質（RM）的氧化產物I2分子，以此來抑制RM的穿梭效應。該電池在低于3.65 V的充電電壓下，經過100次循環，穩定性得到了顯著提高。
Xiao-PingZhang, Yan-Ni Li, Yi-Yang Sun, Tao Zhang, Inverting Triiodide FormationReaction by Synergy between Strong Electrolyte Solvation and CathodeAdsorption, Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI:10.1002/anie.201910427
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201910427
6. Angew綜述：硼在能源相關研究和應用中的作用
硼在元素周期表中的獨特位置，即金屬和非金屬分離線的頂點，使其在化學反應和應用中具有很高的通用性。硼在當代對可再生和清潔能源以及高能效產品的需求中，在與能源相關的研究中均發揮著關鍵作用，從活化和合成高能的小分子到化學和電能存儲，再到將電能轉化為光能，這些應用從根本上與硼的獨特特征相關，例如硼的缺電子和未占據p軌道的可用性，使其可以形成化學性質和物理性質具有極大可調性的多種化合物。例如，硼具有獲得四個共價鍵和負電荷的能力，致使合成了多種具有高化學和電化學穩定性的硼酸根陰離子，特別是有用的弱配位陰離子家族。
澳大利亞悉尼科技大學Zhenguo Huang、加拿大皇后大學Suning Wang和德國維爾茨堡朱利葉斯·馬克西米利安大學Maik Finze和Holger Braunschweig等人總結了在硼化學的合成和理解方面取得的重大突破，以及硼化合物用于能源相關研究應用的最新研究進展。
ZhenguoHuang, Suning Wang, Rian D. Dewhurst, Nikolai V. Ignat’ev, Maik Finze, HolgerBraunschweig, Boron: Its role in energy related research and applications,Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201911108
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201911108
7. Angew：熱驅動原子分散的Fe-N4催化劑結構和性能演變用于氧還原反應
嵌入部分石墨化的碳中的FeN4結構是酸性質子交換膜燃料電池中氧還原反應最有效的無鉑族金屬的活性位點。然而，因為在高溫處理過程中，Fe-N鍵的形成過程總是伴隨著不受控制的碳化和氮摻雜，其形成機制幾十年來一直尚未明確。
近日，哈爾濱工業大學Zhenbo Wang，紐約州立大學Gang Wu，俄勒岡州立大學Zhenxing Feng，橡樹嶺國家實驗室David A. Cullen等多團隊合作，通過將Fe離子嵌入氮摻雜的碳中，然后進行受控的熱活化，闡明了Fe‐N4位點的形成機理。在研究的宿主中，ZIF-8衍生的氮摻雜碳是具有明確氮摻雜和孔隙率的理想模型。研究發現，由熱活化驅動的FeN4催化劑性能的變化主要與兩個因素有關：（i）由超細FeOx顆粒轉變為原子分散的FeN4位點，活性位點密度增加；（ii）強度增強和長度縮短的Fe-N原子鍵的內在變化。
JiazhanLi, Hanguang Zhang, Widitha Samarakoon, Weitao Shan, David A. Cullen*, ZhenxingFeng*, Zhenbo Wang*, Gang Wu*, et al. Thermally Driven Structure andPerformance Evolution of Atomically Dispersed Fe‐N4 Sites for OxygenReduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201909312
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201909312
8. Angew：碳納米涂層CoS@TiO2納米纖維膜：界面工程異質結用于高效電催化NRR
開發無貴金屬的電催化劑對電催化氮還原（NRR）合成氨至關重要。然而，由于差的界面反應動力學，已有的過渡金屬電催化劑具有低活性和低法拉第效率等問題。近日，東華大學丁彬等開發了一種界面工程異質結，該異質結由錨固在TiO2納米纖維膜上的CoS納米片組成。作為活性基質，TiO2納米纖維膜可以均勻地限制CoS納米片的團聚，并顯著提高NRR性能。
CoS和TiO2之間的緊密耦合使載流子之間易于轉移，從而在異質界面上產生快速的反應動力學。此外，碳納米電鍍進一步提高了異質結的導電性和結構完整性。得益于這種界面設計，所得的C@CoS@TiO2電催化劑實現了驚人的高氨產率（8.09×10-10 mol s-1 cm-2）和法拉第效率（28.6％），以及出色的長期耐久性。
Yi-TaoLiu, Bin Ding*, et al. Carbon‐Nanoplated CoS@TiO2 Nanofibrous Membrane: AnInterface‐Engineered Heterojunction for High‐Efficiency Electrocatalytic Nitrogen Reduction. Angew. Chem. Int.Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201912733
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201912733
9. Angew：電化學調控鈀催化苯甲醛加氫中的質子耦合電子轉移
近日，太平洋西北國家實驗室Oliver Y. Gutiérrez，Abhijeet Karkamkar，Johannes A. Lercher等研究發現，碳載體的酸性官能化可以提高Pd電催化苯甲醛氫化轉化為苯甲醇活性，使其與Br?nsted酸位的濃度成比例。相反，當使用H2作為還原劑時，氫化速率不受影響。
表現出的對催化劑性能的不同響應是由電化學和H2誘導的氫化途徑之間的氫化機理的差異引起的。進一步研究發現，電催化還原的增強是通過載體的參與在金屬顆粒的周邊產生水合氫離子來實現的。
KatherineKoh, Udishnu Sanyal, Oliver Y. Gutiérrez*, Abhijeet Karkamkar*, Johannes A. Lercher*, etal.Electrochemically tunable proton coupled electron transfer in Pd‐catalyzed benzaldehyde hydrogenation. Angew. Chem. Int.Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201912241
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201912241
10. Angew：可激活的NIR II納米探針用于對外傷性腦損傷進行體內早期實時診斷
外傷性腦損傷(TBI)是一種具有高致殘率和高致死率的急性疾病，并且目前的方法很難在早期對其進行有效診斷，也無法對其病理過程的進行有效的實時反饋。廈門大學李子婧博士和中科院蘇州納米所王強斌研究員合作制備了一種用于對TBI進行體內NIR II光學成像的靶向可激活熒光納米探針(V&A@Ag2S)。由于從Ag2S和A1094發色團之間發生了能量轉移，V&A@Ag2S的熒光在最開始是關閉的狀態。
在被靜脈注射后，V&A@Ag2S會通過血管細胞粘附分子1（VCAM1）介導的內吞作用在TBI炎癥血管內皮迅速地積聚，隨后通過TB I的前體生物標記物過氧亞硝酸鹽(ONOO)對A1094進行漂白，使得Ag2S量子點(QDs)的NIR II熒光得以快速恢復。實驗結果表明，該納米探針通過利用NIR-II熒光成像的深組織穿透性和高信噪比以及對ONOO的高特異性、快速響應能力，為實現TBI的體內早期實時診斷提供了一種新的方法。
ChunyanLi, Wanfei Li, Zijing Li, Qiangbin Wang. et al. An Activatable NIR-II Nanoprobefor In Vivo Early Real-Time Diagnosis of Traumatic Brain Injury. Angewandte ChemieInternational Edition. 2019
DOI:10.1002/anie.201911803
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201911803
11. Angew：工程化超親水/超疏氣的負載型CoMoSx硫凝膠電催化劑用于全解水
用于大規模水分解的高效電催化劑的開發至關重要，但也充滿挑戰。近日，青島科技大學Jian Liu，中國科學院理化技術研究所聞利平等通過原位復分解反應將分層的CoMoSx硫凝膠負載到泡沫鎳（NF）上制備了CoMoSx/NF材料，該材料在堿性介質中的電催化制氫反應和制氧反應中均表現出出色的活性和穩定性。CoMoSx/NF高的催化活性可歸因于無定形骨架中大量的活性位點/缺陷以及由于鈷的摻雜。
此外，微/納米結構的CoMoSx/NF的超親水和超疏氣特性促進了電解質的進入并確保氣泡的快速釋放，從而促進了傳質。作者將CoMoSx/NF用作雙功能電催化劑，整個解水裝置在1.89 V的低壓下可提供500 mA/cm2的電流密度，并保持100小時無衰減。該研究通過組成，結構和三相界面對大規模電催化應用提出了協同優化的可能性。
XinyaoShan, Jian Liu*, Liping Wen*, et al. EngineeredSuperhydrophilic/Superaerophobic Electrocatalysts Composed of Supported CoMoSx Chalcogelsfor Overall Water Splitting. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201911617
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201911617
12. Angew: 原子分散鈷中心的未配對3d電子在配位聚合物中調節ORR活性和選擇性
可逆的氧氣轉化對于各種綠色能源技術是至關重要的。近日，蘇州大學的Peng Yang教授課題組通過調變Ni/Co比例，以及利用HITP（HITP= 2、3、6、7、10、11-六亞氨基三亞苯基）這一聚合物，合成了一系列雙金屬配位聚合物，以此來探究金屬中心在調節氧還原反應活性方面的作用。
對Co3HITP2和Ni3HITP2的晶體結構，自旋特性，電導率和配位態方面的差異做了細致的比較，發現具有未成對的3d電子的共面性較小，但具有更多的自由基。結果表明，雖然降低了結晶度和電導率，但是Co3HITP2表現出了相當于20%Pt/C催化劑的反應活性，很明顯是由于金屬中心的3d軌道構型促進了ORR。更為重要的是，實驗數據和DFT計算數據都表明由于不同的中間結合能，ORR的路徑是從Co3HITP2的四電子轉變為Ni3HITP2的二電子。此外，結合良好的OER反應活性，在充放電鋅-空氣電池中，Co3HITP2作為空氣正極催化劑表現出了卓越的能源效率和良好的操作穩定性。
YuebinLian, Wenjuan Yang, Chufeng Zhang, Hao Sun, Zhao Deng, Wenjie Xu, Li Song,Zhongwen Ouyang, Zhenxing Wang, Jun Guo, Yang Peng*. Unpaired 3d Electron onAtomically Dispersed Cobalt Centre in Coordination Polymers to Regulate bothORR Activity and Selectivity. Angew..
DOI:10.1002/anie.201910879
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201910879
