1. Nat. Rev. Mater：水凝膠微粒的生物醫(yī)學應用
水凝膠微粒子(HMPs)在遞送治療藥物、構(gòu)建組織修復支架和用于3D打印的生物墨水等生物醫(yī)藥領(lǐng)域有著廣闊的應用前景。HMPs既可以在懸浮液中形成，并作為一種顆粒狀水凝膠的聚合體來形成微孔支架以促進細胞的浸潤；也可以被嵌入大塊水凝膠中以構(gòu)建多級結(jié)構(gòu)的材料。
研究表明，HMPs的懸浮液和顆粒狀水凝膠都可用于對生物制品進行微創(chuàng)遞送，并且不同HMP組成也會影響它們的模塊化特性。杜克大學Tatiana Segura教授和賓夕法尼亞大學Jason A. Burdick教授等人綜述了目前用于制造HMPs的相關(guān)技術(shù)以及HMP體系的多級結(jié)構(gòu)行為和功能特性；也對HMPs在細胞和藥物遞送、支架設(shè)計和生物制造等領(lǐng)域的應用進行了討論。
AndrewC. Daly, Tatiana Segura, Jason A. Burdick. et al. Hydrogel microparticles forbiomedical applications. Nature Reviews Materials. 2019
https://www.nature.com/articles/s41578-019-0148-6
2. JACS：含硼和磷的heterosiliconoids--穩(wěn)定的p和n摻雜的不飽和硅簇
不飽和的硅團簇（siliconoids）是從分子到塊體材料過渡過程中短暫存在的中間體，很大程度上代表了硅材料的表面特征。近日，薩爾蘭大學David Scheschkewitz等人報道了基于Si6R6平臺（因其與苯的關(guān)系而被稱為benzpolarene）的具有BSi5和PSi5核的含硼和磷的heterosiliconoids。
實驗發(fā)現(xiàn)，從Si6R6還原裂解出SiR2（R=2,4,6-iPr3C6H2）可以選擇性地生成陰離子型Si5R42-簇（陽離子為Li+）。用Me3SiCl處理Si5R42-簇可得到相應的三甲基甲硅烷基取代的（Me3Si）2Si5R4。而Si5R42-簇與iPr2NECl2（E=B，P）反應可生成前所未有的p和n摻雜的heterosiliconoids iPr2NESi5R4。作者進一步對iPr2NESi5R4進行了NMR，X射線衍射和DFT計算研究，將它們獨特的電子特征與hexasilabenzpolarene原料的電子特征進行了比較。
YannicHeider, David Scheschkewitz*, et al. Boron and phosphorus containingheterosiliconoids: stable p- and n-doped unsaturated silicon clusters. J. Am.Chem. Soc., 2019
DOI: 10.1021/jacs.9b11181
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b11181
3. Angew：用COFs多孔膜回收溶液中的金納米顆粒
共價有機框架（COFs）因其有序的孔隙具有重要的工業(yè)應用（如儲存和分離）而吸引了科學界的廣泛關(guān)注。結(jié)合其模塊化的合成和孔隙工程，COFs可以成為納米分離的理想候選者。然而，將這些微晶粉末制成連續(xù)，無裂紋，堅固的薄膜仍然是一個主要的挑戰(zhàn)。
近日，印度科學教育與研究所（IISER）Rahul Banerjee等報道了一種簡單，緩慢的退火策略來構(gòu)造厘米級的COFs膜（Tp-Azo和Tp-TTA），其厚度為微米級。合成后的薄膜是多孔的（對于Tp-Azo，SABET=2033 m2g-1），并且化學穩(wěn)定。這些COFs具有截然不同的尺寸界限（對于Tp-Azo和Tp-TTA分別為?2.7和?1.6nm），從而可以對金納米粒子進行尺寸選擇分離。與其他常規(guī)膜不同，該COFs膜的耐用結(jié)構(gòu)使得其具有出色的可回收性（最多4個連續(xù)循環(huán)），并且易于從溶液中回收金納米顆粒。
KaushikDey, Rahul Banerjee*, et al. Nanoparticle Size‐Fractionation through Self‐Standing Porous Covalent Organic Framework Films. Angew. Chem. Int.Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201912381
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201912381
4. AM: 效率高達15.60％！三元聚合物太陽能電池
蘇州大學Chaohua Cui等人開發(fā)了一種新的小分子IBC-F，作為提高三元聚合物太陽能電池效率和穩(wěn)定性的第三種成分。與基于二元PBDB‐T：IE4F‐S的器件的13.70％效率相比，含有20％的IBC‐F組分的三元器件顯示出15.60％的更高效率。此外，與二元器件相比，三元器件顯示出更好的熱穩(wěn)定性和光誘導穩(wěn)定性。
TernaryPolymer Solar Cells Facilitating Improved Efficiency and Stability, AM, 2019
DOI:10.1002/adma.201904601
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201904601
5. AM: 雙重鎖定納米粒子進行有效的癌癥免疫治療
成簇的、規(guī)律間隔的短回文重復序列（CRISPR）/ CRISPR相關(guān)（Cas）酶Cas13a在癌癥治療中具有廣闊的前景，因為它具有在靶標識別后通過附帶作用選擇性破壞腫瘤細胞的潛力。但是，這些附帶作用并不專門針對腫瘤細胞，當全身給藥時可能引起安全性問題。于此，南開大學劉陽、史林啟，天津醫(yī)科大學康春生等人開發(fā)了一種可以限制CRISPR/Cas13a激活至腫瘤組織的雙鎖納米顆粒（DLNP）。DLNP具有核-殼結(jié)構(gòu)，其中CRISPR/Cas13a系統(tǒng)（質(zhì)粒DNA，pDNA）被包裹在具有雙重響應聚合物層的核內(nèi)。
該聚合物層使DLNP在血液循環(huán)或正常組織中具有增強的穩(wěn)定性，并有助于CRISPR / Cas13a系統(tǒng)的細胞內(nèi)在化和進入腫瘤組織后激活基因編輯。在仔細篩選和優(yōu)化CRISPR RNA（crRNA）序列以靶向程序性死亡配體1（PD-L1）后，DLNP具有對T細胞介導的抗腫瘤免疫的有效激活和免疫抑制性腫瘤微環(huán)境（TME）的重塑，可顯著增強抗腫瘤作用并提高存活率。通過替換特異性crRNA的靶向基因而進行的進一步開發(fā)可能使DLNP成為快速開發(fā)安全有效的癌癥免疫療法的通用平臺。
Zhang, Z., Wang,Q., Liu, Q., Zheng,Y., Zheng, C., Yi,K., Zhao, Y., Gu,Y., Wang, Y., Wang,C., Zhao, X., Shi,L., Kang, C., Liu,Y., Dual‐Locking Nanoparticles Disrupt thePD‐1/PD‐L1 Pathway for Efficient Cancer Immunotherapy. Adv.Mater. 2019, 1905751.
https://doi.org/10.1002/adma.201905751
6. Nano Energy：自解離組裝超薄MOFs納米片陣列用于高效析氧反應
陽極上的析氧反應（OER）是電解水的關(guān)鍵半反應，主要有貴金屬（如RuO2、IrO2）、3d金屬氧化物、羥基氧化物、鈣鈦礦、磷化物、氮化物、二鹵化物、金屬合金等催化劑。這些材料上OER質(zhì)量活性普遍一般、反應機理不明。MOFs材料作為替代材料已被廣泛用作OER催化劑。盡管MOFs材料活性位均勻分布、活性中心明確、易回收，但是目前大多數(shù)MOFs均為三維結(jié)構(gòu)，傳質(zhì)差、導電率低，且體相金屬位點被有機配體包裹難以得到有效利用。二維MOFs可克服這些缺點，但精準合成高效OER的二維MOFs材料仍極具挑戰(zhàn)。
近日，中國科學院長春應用化學研究所董紹俊院士團隊采用原位自解離組裝合成策略制備了泡沫CoNi合金上負載超薄CoNi-MOF納米片陣列材料（CoNi-MOFNA）并用于OER。該催化劑在堿性條件下10mA cm-2時，提供了1.41 V的極低啟動電位和215 mV的過電位，且運行300h后過電位基本無變化。CoNi-MOFNA的質(zhì)量活性是商業(yè)RuO2的14倍。
研究人員通過實驗研究證實MOFs表面暴露的配位不飽和CoO5 and NiO5金屬節(jié)點是該催化劑上OER的本征活性位點。DFT計算結(jié)果表明Ni和Co之間存在強電子相互作用，且CoNi-MOFNA中的Ni活性位點更為活潑。進一步研究表明，CoNi-MOFNA上OER過程中表面均勻生成了超薄羥基氧化物團簇，與MOF雜化不僅穩(wěn)定了催化劑的空間結(jié)構(gòu)，也保護了活性位點。該研究提出的原位自解離組裝合成策略為二維MOFs納米片陣列的合成開辟了新途徑，為高效OER催化劑的設(shè)計提供了新思路。
LiangHuang, Ge Gao, He Zhang, Jinxing Chen, Youxing Fang, Shaojun Dong*,Self-dissociation-assembly of ultrathin metal-organic framework nanosheetarrays for efficient oxygen evolution, Nano Energy, 2019, 104296.
DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.104296
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519310031?dgcid=rss_sd_all#!
7. EnSM: 具有增強界面相容性和均勻離子流分布的多尺度結(jié)構(gòu)PVDF-PMIA隔膜用于無枝晶鋰金屬電池
鋰金屬負極憑借高理論比容量和最低氧化還原電勢等備受關(guān)注，但是嚴重的枝晶生長問題限制了其實際應用。在本文中，天津工業(yè)大學的Weimin Kang和BowenCheng 等通過靜電紡絲技術(shù)制備了一種包含TBAHP(四丁基六氟磷酸銨)的PVDF-HFP/PMIA(聚偏二氟乙烯-六氟丙烯/聚間苯二甲酰胺)多尺度隔膜并將其用于鋰金屬電池中。在TBAHP和PVDF-HFP的協(xié)同調(diào)控作用下，這種薄膜表現(xiàn)出極高的孔隙率、較小的孔徑和均勻分布的孔結(jié)構(gòu)，從而能夠具有超高的電解液親和性和超高的界面相容性。
特別是在隔膜的多尺度結(jié)構(gòu)約束下，金屬鋰負極表面離子流分布得很均勻，從而實現(xiàn)電沉積過程中的均勻成核和非晶態(tài)生與此同時，這種T/F-P隔膜還具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和超高的拉伸強度，這有助于從機械角度抑制枝晶生長并保證電池的安全性。此外，采用這種T/F-P隔膜的鋰硫電池具有優(yōu)異的自放電抑制能力，還可以對多硫化物實現(xiàn)吸附性捕獲，因而循環(huán)穩(wěn)定性得到了大幅改善。因此，多尺度結(jié)構(gòu)的T/F-P隔膜可以作為提高鋰金屬電池安全性和電化學性能的可靠選擇。
HuijuanZhao, Weimin Kang, Bowen Cheng et al, Highly multiscale structuralPoly(vinylidene fluoridehexafluoropropylene) / poly-m-phenyleneisophthalamideseparator with enhanced interface compatibility and uniform lithium-ion fluxdistribution for dendrite-proof lithium-metal batteries, Energy StorageMaterials, 2019
DOI:10.1016/j.ensm.2019.11.005
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829719310402?dgcid=rss_sd_all#!
8. AFM: 二維氮摻雜碳納米管/石墨烯雙功能催化劑用于鋅空電池
可充電金屬-空氣電池具有超高的能量密度被認為是最有發(fā)展前景的能源存儲與轉(zhuǎn)換裝置之一，例如鋅-空氣電池和鋰-空氣電池。陰極電化學氧還原/生成反應(ORR/OER)緩慢動力學是影響金屬-空氣電池充放電速率、容量保持率、能量效率和循環(huán)壽命的關(guān)鍵因素，因此，開發(fā)高效穩(wěn)定廉價的ORR/OER雙功能催化劑是可充電金屬空氣電池應用研究的一個熱點領(lǐng)域。近日，華中科技大學夏寶玉課題組設(shè)計制備了一種金屬-有機框架衍生的二維氮摻雜碳納米管/石墨烯雜化物作為可充電鋅空氣電池的高效雙功能氧電催化劑。
通過分級結(jié)構(gòu)和雜原子摻雜的協(xié)同作用，得到的催化劑對ORR/OER電化學反應具有良好的催化活性和耐久性，組裝的可充電鋅空氣電池的高功率密度為253mW/cm2，比容量為801 mAh/gZn，在電流密度為5 mA/cm2時具有超過3000 h的良好循環(huán)穩(wěn)定性。此外，由這種雜化氧電催化劑組裝的柔性固態(tài)可充電鋅空氣電池具有223 mW/cm2的高放電功率密度，可為45個發(fā)光二極管供電并為手機充電。該工作對設(shè)計用于長壽命金屬空氣電池的高效雙功能氧電催化劑和相關(guān)的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)具有重要的借鑒意義。
YangyangXu, Peilin Deng, Guangda Chen, Jinxi Chen, Ya Yan, Kai Qi, Hongfang Liu, Bao YuXia. 2D Nitrogen‐Doped Carbon Nanotubes/Graphene Hybrid asBifunctional Oxygen Electrocatalyst for Long‐LifeRechargeable Zn–Air Batteries. Advanced FunctionalMaterials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201906081
https://doi.org/10.1002/adfm.201906081
9. Solar RRL：鈧摻雜Ta3N5可見光光催化水制氫
（氧）氮化物是一類典型可見光催化劑，但受限于其內(nèi)部/外部結(jié)構(gòu)特征，普遍半反應活性低、總體水解性能有限。Ta3N5的吸收波長約為600nm，理論上太陽光制氫轉(zhuǎn)化效率為15.9%，光催化制氫前景巨大。然而，Ta3N5上載流子擴散路徑短、電荷分離能力差、缺陷位多、表面疏水性強，均不利于其光催化效率提高。通過體相摻雜，如Mg、Zr等可有效提高其電子空穴分離能力進而提高光催化水解效率。鑒于Mg、Zr、Sc元素間的對角線規(guī)則及潛在的協(xié)同作用，采用Sc摻雜Ta3N5有望獲得高效可見光水解催化劑。
近日，中科院大連化物所李燦院士、章福祥研究員等人采用Sc體相摻雜Ta3N5并用于光解水制氫。研究表明，Sc摻雜對Ta3N5的形貌、結(jié)構(gòu)及帶隙結(jié)構(gòu)未產(chǎn)生明顯影響，但抑制了缺陷的產(chǎn)生、促進了電荷分離和傳遞。進一步使用該摻雜的Ta3N5負載CoOx可大幅度提升光解性能，可提高Ta3N5光解效率一個數(shù)量級。該研究證實了采用Sc體相摻雜光催化材料策略的可行性，為其他元素摻雜及應用提供了新思路。
JunyanCui, Yanpei Luo, Beibei Dong, Yu Qi, Mingjun Jia, Fuxiang Zhang*, Can Li*,Investigation on the influence of Sc ions doping on the structure andperformance of Ta3N5 photocatalyst for wateroxidation under visible light irradiation, Solar RRL, 2019.
DOI: 10.1002/solr.201900445
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/solr.201900445?af=R
