1. Chem. Soc. Rev.：用于分離的共價有機框架
分離過程在工業和日常生活中起著不可或缺的作用，包括蒸餾、結晶、濃縮和提純等過程。然而，這些傳統的分離技術通常伴隨著較高的能耗。例如，2016年，僅蒸餾一項就占全球能源消耗總量的10%-15%，成為氣候變化等全球環境問題的最大誘因之一。共價有機骨架(COFs)是一類結構和功能高度可調的結晶多孔聚合物。COFs具有密度低、穩定性好、表面積大、孔徑和化學環境可調等特點，被認為是分子分離耗能領域的理想材料。
近日，南開大學的Yao Chen和Zhenjie Zhang& 南佛羅里達大學的Shengqian Ma等人綜述了近年來在水處理、氣相混合物和有機分子(包括手性化合物和異構化合物)分離等多種分離領域中COFs合成的主要進展。還詳細討論了用于實際應用的基于COF柱和連續膜的制備方法。最后，還對分離領域COF研究未來的挑戰和方向提出了展望。
ZhifangWang, Sainan Zhang, Yao Chen, Zhenjie Zhang，Shengqian Ma.
Covalent organic frameworks forseparation applications. Chem. Soc. Rev., 2020.
DOI:10.1039/C9CS00827F
https://doi.org/10.1039/C9CS00827F
2. AM：過渡金屬單原子固定在蜂窩狀氮摻雜碳納米片上的通用策略
開發高效、低成本的非貴金屬單原子電催化劑具有重要意義，但目前仍處于起步階段。近日，香港理工大學Bolong Huang、中科院長春應化所Jing Li等人報道了一種通用的NaCl模板輔助策略，用于設計和制備一系列以蜂窩狀氮摻雜碳矩陣(M1‐HNC‐T1‐T2,M=Fe/Co/Ni, T1=500℃，T2=850℃)為基底的孤立過渡金屬單原子(Fe/Co/Ni)。
所得M1-HNC-500-850具有M-N4活性位點，表現出優越的氧還原反應(ORR)能力，其半波電位順序為Fe1‐HNC‐500‐850 > Co1‐HNC‐500‐850 > Ni1‐HNC‐500‐850，其中Fe1‐HNC‐500‐850表現出比商用Pt/C更好的性能。通過密度泛函理論計算揭示了一種選擇策略，即強p-d耦合的空間電荷分離導致Fe-N4有效地合并活性電子，從而提高了van-Hove奇點中d‐band的活性。這基本上概括了一種最佳的電子交換和轉移(ExT)能力，以促進緩慢的堿性環境ORR的活性。該工作不僅提供了一種制備單原子電催化劑以加速陰極ORR動力學的通用策略，而且提供了對電子結構和電催化劑活性之間關系的深刻見解。
XiaoyanZhang, Shan Zhang, Yong Yang, Liguang Wang, Zijie Mu, Haishuang Zhu, XiaoqingZhu, Huanhuan Xing, Hongyin Xia, Bolong Huang, Jing Li, Shaojun Guo, ErkangWang. A General Method for Transition Metal Single Atoms Anchored on Honeycomb‐Like Nitrogen‐Doped Carbon Nanosheets.Advanced Materials. 2020
DOI: 10.1002/adma.201906905
https://doi.org/10.1002/adma.201906905
3. AM：具有自旋極化通道的反鐵磁反尖晶石LiCoVO4用于高效OER
探索用于析氧反應（OER）的高效催化劑對于水電解至關重要，具有合理活性的低成本過渡金屬氧化物引起了人們的廣泛關注。最近，人們認為OER反應物和產物的不同自旋構型會導致緩慢的反應動力學，具有磁極化通道的催化劑可以選擇性地去除具有相反磁矩的電子，并在OER期間保持整體自旋，從而增強三重態氧分子的產生。近日，南洋理工大學Zhichuan J.Xu等人發現反鐵磁反尖晶石氧化物LiCoVO4包含d7 Co2+離子，這些離子可以在活性八面體位點穩定存在，具有高自旋態S= 3/2（t2g5eg2）。
在高自旋構型下，每個Co2+的理想磁矩為3 μB，從而使尖晶石的邊緣共享的Co2+八面體被磁極化。密度泛函理論模擬結果表明，所研究的層狀反鐵磁LiCoVO4中含有磁性極化通道，自旋傳導通道中每個過渡金屬原子的平均磁矩（μave）約為2.66 μB。在OER過程中，這些通道能夠增強自旋取向電子從反應物中選擇性的去除，從而促進三重態氧分子的產生過程中適當磁矩的積累。此外，通過實驗證明該報道的LiCoVO4具有優良的OER活性。
RiccardoRuixi Chen, Yuanmiao Sun, Samuel Jun Hoong Ong, Shibo Xi, Yonghua Du, ChuntaiLiu, Ovadia Lev, Zhichuan J. Xu. Antiferromagnetic Inverse Spinel Oxide LiCoVO4with Spin‐PolarizedChannels for Water Oxidation. Advanced Materials. 2020
DOI: 10.1002/adma.201907976
https://doi.org/10.1002/adma.201907976
4. Nano Energy：超穩定單分散的鹵化鉛鈣鈦礦納米晶來源于界面相容性
鹵化鉛鈣鈦礦納米晶(LHP-NCs)由于其優異的光學性能而受到廣泛關注，但由于其離子性質的不穩定性和疏水性，其實際應用受到很多的限制。盡管已經提出了許多改善穩定性的策略，但接觸水和極性溶劑仍然是一個巨大的挑戰。
在此，廈門大學的李劍鋒等人成功地制備了一種能在極性溶劑(包括煮沸的水)中單分散超穩定性的LHP-NCs。在水中分散90天后，仍可以保持20%以上的光致發光(PL)發射強度，這是對LHP-NCs的巨大改善。研究者們研究結果表明，界面相容性對致密保護殼的形成起著重要作用。此外，由于離子交換被抑制，而PL的性質可以被雙重控制，通過混合LHP-NCs可以很容易地得到一個廣泛的色域，這將極大地促進它們在各個領域中的應用。
C.-Y.You, F.-M. Li, L.-H. Lin, J.-S. Lin, Q.-Q. Chen, P.M. Radjenovic, Z.-Q. Tian,J.-F. Li, Ultrastable Monodispersed Lead Halide Perovskite Nanocrystals Derivedfrom Interfacial Compatibility, Nano Energy.
DOI:10.1016/j.nanoen.2020.104554.
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104554
5. Nano Energy: 氟化石墨鉀電正極中電解液協助的溶解-重結晶儲能機制
氟化的碳材料被認為作為鋰離子電池正極材料時可以提供更高的能量密度，但是其倍率性能較差且電化學反應機制不明確。最近，電子科技大學的牛曉濱教授和王麗平副教授以及中科院物理所的李泓研究員等研究了氟化石墨CF0.88在鉀電池中的應用。相比鋰電池來說，CF0.88在鉀電池中表現出更優異的倍率性能、更高的工作電壓以及更高的能量密度。
在未經修飾的情況下，2C的電流密度下微米尺寸的CF0.88在鉀電池中的能量密度為821Wh/kg而在鋰電池中的能量密度為776Wh/kg。研究人員發現CF0.88正極在放電過程中會發生溶解-重結晶。優異的電化學性能歸功于高鉀離子擴散系數以及早期KF的成核。在放電結束后，無定形相的CF0.88會轉變為有序的石墨和在電極表面成核并生長的KF晶體。在整個過程中，電解液不僅充當了K+導體的作用，而且可以作為KF溶解-聚集的媒介。此外，研究人員還發現電解液的濃度對于放電產物KF的尺寸有著重要影響。
ChengJiang, Xiaobin Niu, Liping Wang, Hong Li et al, Electrolyte-assisteddissolution-recrystallization mechanism towards high energy density and powerdensity CF cathodes in potassium cell, Nano Energy, 2020
DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104552
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520301099?dgcid=rss_sd_all#!
6. EnSM：通過選擇性鋰沉積抑制全固態鋰電池中枝晶的形成
近年來，高安全性、高能量密度的全固態鋰電池（ASSLBs）引起了廣泛的關注。在眾多的固態電解質（SSEs）中，具有高柔性、易制備和低成本的固態聚合物電解質（SPEs）被認為是最接近實際應用的電解質之一。基于SPEs的ASSLBs具有高安全性和高性能，被認為是很有前途的下一代儲能設備。美中不足的是，鋰枝晶的生長嚴重限制了ASSLBs的循環壽命。
在此，為解決鋰枝晶問題，加拿大西安大略大學孫學良等人首次提出了一種選擇性鋰沉積策略，通過合理設計圖案化的鋰負極來抑制鋰枝晶的形成。通過一種簡便且低成本的模板壓印方法，將Li負極分為多個具有約100 μm深槽的方形Li。得益于凹槽內集中的電流密度，鋰優先沉積在凹槽內而不是表面，從而抑制了電鍍/剝離過程中鋰枝晶的形成。
考慮到這一點，Li-Li對稱電池和Li-LiFePO4（LFP）全電池的循環壽命都延長了5倍以上。在0.1/0.2 mA cm?2條件下，用圖案化的Li組裝的Li-Li對稱電池在800/400 h內表現出良好的循環穩定性。更重要的是，負載3~4 mg cm?2 LFP的圖案化Li/PEO/LFP電池在0.5 C倍率下循環100圈可實現91.3％的高容量保持率，而裸Li/PEO/LFP電池則發生不同程度的短路。考慮到其簡便和低成本的制造工藝，該策略也有望用于其他固態電池如Li/Na-S和Li/Na-O2以及鈉離子電池，以增強金屬枝晶的抑制能力。
XiaofeiYang, Xuejie Gao, Changtai Zhao, Qian Sun, Yang Zhao, Keegan Adair, Jing Luo, XiaotingLin, Jianneng Liang, Huan Huang, Li Zhang, Shigang Lu, Ruying Li, Xueliang Sun.Suppressed Dendrite Formation Realized by Selective Li Deposition inAll-solid-state Lithium Batteries. Energy Storage Materials 2020.
DOI:10.1016/j.ensm.2020.01.031
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2020.01.031
7. EnSM綜述：柔性芯片微型超級電容器：可穿戴電子設備的高效電源單元
隨著柔性、多功能、可穿戴電子技術的迅速發展，可集成在電路中的輕量化、可變形的微儲能裝置無論在基礎研究還是在實際應用中都變得越來越重要。目前，柔性電池和微型超級電容器（MSCs）是最有吸引力的可穿戴電子產品，受到了廣泛的關注。與柔性電池（微型電池或薄膜電池）相比，MSCs具有更長的工作壽命，可運行10萬次以上，充放電速度更快，功率密度更高。另一方面，與傳統電容器相比，MSCs體積更小，能量密度更高。特別地，柔性和輕型芯片微型超級電容器以其良好的機械和電化學性能以及易于與柔性功能電子器件進行片上集成而備受關注。
在此，中國科學院半導體研究所沈國震研究員與北京科技大學陳娣教授綜述了近年來柔性芯片MSCs的研究進展。綜述將重點放在柔性芯片MSCs的多樣化策略上。除了常見的芯片MSCs外，還介紹了鋰離子和鋅離子混合MSCs。在此基礎上，討論了具有可拉伸性、自愈性、電致變色和熱可逆自保護性能的多功能芯片MSCs。隨著高性能柔性芯片MSCs制備的成功，以芯片MSCs為動力的集成可穿戴系統得到了較好的應用。詳細討論了可穿戴電子系統與柔性芯片MSCs的集成。最后，提出了柔性芯片MSCs所面臨的挑戰和未來的研究重點。
RuiJia, Guozhen Shen, Fengyu Qu, Di Chen. Flexible on-chip micro-supercapacitors:efficient power units for wearable electronics. Energy Storage Materials 2020.
DOI:10.1016/j.ensm.2020.01.030
https://doi.org/10.1016/j.ensm.2020.01.030
8. ACS Nano：硫摻雜鈦種植體快速光聲療法用于細菌性骨缺損診療
假體周圍感染被認為是種植體失敗的主要原因，通過在種植體表面制備抗菌涂層有望解決這一問題。然而，全身抗生素治療仍然是預防感染的主流方法，臨床上很少應用抗菌涂層。這是因為從外部引進的傳統抗菌涂料由于抗菌劑的消耗、降解和脫落會存在失效和組織毒性的風險。在此，天津大學吳水林、湖北大學劉想梅等人提出了一種快速的光聲療法，通過硫(S)摻雜(Ti-S-TiO2-x)在鈦(Ti)種植體上造成缺氧，從而賦予了種植體強大的聲動力和光熱能力。
在不引入外加抗菌涂層的情況下，在近紅外光和超聲波作用15min條件下，對金黃色葡萄球菌的抗菌率高達99.995%。此外，經過聯合治療后，骨感染得到了成功的治療，同時觀察到骨整合得到有效改善。重要的是，摻硫鈦種植體在水中浸泡6個月后，其結構和性能沒有發生變化，說明經內在改性的鈦種植體在外源性刺激下仍具有穩定的抗菌性能，標明其在體內具有較高的抗菌性能。這種基于硫摻雜的光聲療法也有望用于具有生物安全性的癌癥治療。
KunSu, Lei Tan, Xiangmei Liu, et al. Rapid Photo-Sonotherapy for ClinicalTreatment of Bacterial Infected Bone Implants by Creating Oxygen DeficiencyUsing Sulfur Doping. ACS Nano, 2020.
https://doi.org/10.1021/acsnano.9b08686
