1. Science Advances：室溫下氧化物陶瓷紡織品從絕緣到導電的轉變
氧化物陶瓷被認為是不導電的脆性材料，這限制了它們在新興領域（如導電紡織品）中的應用。在這里，東華大學丁彬等人展示了一種簡便的多米諾級聯還原方法，該方法可以使陶瓷納米纖維紡織品在室溫下從絕緣快速轉變為導電。將沾有二甲基乙酰胺的濕潤紡織品（包括TiO2，SnO2，BaTiO3和Li0.33La0.56TiO3）放在鋰板上后，自驅動化學反應會誘發氧化物缺陷。
這些缺陷引發了界面絕緣到導電的相變，從而引發了從界面到整個紡織品的多米諾級聯反應的降低。相應地，紡織品的電導率在1分鐘的時間內從0 S/m急劇增加到40S/m。當作為鋰電池的金屬集流體時，改性的氧化物紡織品表現出增強的電化學性能。這種降低室溫的方法可以保護納米結構，同時在氧化物陶瓷紡織品中引起缺陷，因此擁有較多吸引力的應用場景。
JianhuaYan, Yuanyuan Zhang, Yun Zhao, Jun Song, Shuhui Xia, Shujie Liu, Jianyong Yu,Bin Ding, Transformation of oxide ceramic textiles from insulation to conductionat room temperature, Science Advances 2020
DOI:10.1126/sciadv.aay8538
https://doi.org/10.1126/sciadv.aay8538
2. Nat. Commun. 二氧化碳還原：實現工業化可兼容電流密度的單原子鎳修飾碳膜
通過電還原方法將二氧化碳轉化為可再利用的燃料極具吸引力，既能解決溫室效應及其帶來的一系列問題，也能夠實現直接從大氣中直接獲取高附加值的化合物。因此，在過去幾年中，二氧化碳還原領域十分火熱，諸多學者發表了高水平研究結果。然而，工業水平的電流密度下，相對較少的催化劑可以維持。
深圳大學的何傳新教授團隊采用靜電紡絲法制備了自支撐的鎳單原子/多孔碳纖維膜催化劑（NiSA/PCFM），碳納米纖維中分布的單原子鎳位點對CO2的活化起著決定性的作用。其次，具有良好的機械強度的NiSA/PCFM多孔互連碳納米纖維網絡為CO2擴散和電子輸運提供了重要的通道。經測試，NiSA/PCFM可在308.4 mA cm-2的局部電流密度下工作120h，法拉第效率達88%。這項工作對于在工業化級別設計二氧化碳催化劑具有指導意義。
Hengpan Yang, Qing Lin and Chao Zhang et al. Carbon dioxideelectroreduction on single-atom nickel decorated carbon membranes with industrycompatible current densities. 2020.11: 593.
DOI: 10.1038/s41467-020-14402-0
https://www.nature.com/articles/s41467-020-14402-0
3. JACS：CdI2降低表面缺陷！21.9％效率！1.2 V的鈣鈦礦太陽能電池
基于碘基的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）可實現較小的帶隙和高性能。然而，已廣泛顯示在熱退火過程中由其蒸發形成的膜表面上存在大量碘空位，會引起深層缺陷，引起非輻射電荷復合并引起光電流滯后，所有這些都限制了PSC的效率和穩定性。黃勁松團隊用碘化鎘（CdI2）修飾鈣鈦礦薄膜的缺陷表面可有效降低表面碘缺乏的程度，并通過形成強Cd-I離子鍵來穩定碘離子。
這極大地降低了界面電荷的復合損失，對于開路電壓為1.20 V的刮涂制備的PSC而言，效率高達21.9％，對應于創紀錄的0.31 V的小電壓損失。CdI2表面處理還改善了工作性PSC的穩定性，在1個太陽強度下持續照明1000小時后，仍保持92％的效率。
ReducingSurface Halide Deficiency for Efficient and Stable Iodide-Based PerovskiteSolar Cells，J. Am. Chem.Soc. 2020
DOI:10.1021/jacs.9b13418
https://doi.org/10.1021/jacs.9b13418
4. JACS: 堿性燃料電池用鈀基氧還原電催化劑的組成研究
氫燃料電池作為關鍵的可再生能源技術，以其高能量轉換效率和低碳排放而受到越來越多的關注。然而，陰極的氧還原反應(ORR)動力學緩慢，在質子交換膜或酸性燃料電池(PEMFCs)中，功率密度>1W/cm2時，通常需要大量昂貴的Pt(>0.2 g/kW)。因此，開發無Pt的ORR催化劑對于PEMFCs的實現至關重要。堿性燃料電池的出現使在ORR中使用Pd和其他非Pt電催化劑成為可能。在堿性介質中，鈀是唯一可與鉑相比具有ORR活性的過渡金屬。此外，用低成本的3d-過渡金屬合金化Pd是調整Pd的晶格參數和電子結構以提高其ORR活性的有效策略。ORR電催化活性取決于粒子組成、大小、形態、表面和晶體結構，盡管人們對Pd基電催化劑進行了廣泛的研究，但在堿性介質中ORR的電催化機理仍不明確。因此，一個系統的高通量組合方法，具有良好的控制形貌和結構，將特別有利于評估基于Pd的候選催化劑。
近日，康奈爾大學Héctor D. Abru?a和R. Bruce van Dover等人對由磁控濺射制備的，具有明確的組成和結構的Pd-Cu薄膜電極進行了系統的研究，快速地評估了Pd-Cu二元合金的ORR活性。這代表了一種簡便的催化劑篩選方法，使用可替換的玻碳圓盤電極，這使得使用標準旋轉圓盤電極(RDE)測量能夠快速可靠地評估ORR活性。在9種Pd-Cu合金中，其中Pd50Cu50催化劑的ORR催化性能最為優異，可被用作納米顆粒的合成靶點。在1MKOH中，以碳為載體的PdCu納米粒子的質量比和表面比活性分別達到了Pd/C催化劑的3倍和2.5倍。而且，PdCu/C還表現出了極其出色的耐久性，在2萬和10萬次電位循環后，半波電位僅出現了3和13 mV的負移。該工作中提出的用于指導納米顆粒合成的組合方法，為其它二元或三元合金作為燃料電池電催化劑提供了一種優化的高通量篩選方法。
Yao Yang; Guanyu Chen; RuiZeng; AndrésMolina Villarino; Francis J. DiSalvo; R. Bruce van Dover; Héctor D. Abru?a. Combinatorial Studies of Palladium-based OxygenReduction Electrocatalysts for Alkaline Fuel Cells. Journal of the AmericanChemical Society, 2020.
DOI: 10.1021/jacs.9b13400
https://doi.org/10.1021/jacs.9b13400
5. Chem. Soc. Rev.：鉍基納米粒子和復合材料生物醫學應用
近年來，由于含鉍（Bi）納米材料的研究已經從光學、化學、電子和工程領域擴展到生物醫學領域。Bi是一種無毒、廉價的抗磁性重金屬,可以被用于制造具有獨特的結構、理化性質的納米粒子(NPs)，它也有著高x射線衰減系數、近紅外(NIR)吸收,良好的光熱轉換效率和長循環半衰期等優點，這些特性也使得含Bi的納米顆粒(BiNPs)在癌癥聯合治療、多模態成像、藥物遞送、生物傳感和組織工程等方面具有很好的應用價值。
通過利用具有生物相容性的聚合物或蛋白質對BiNPs的表面進行簡單修飾，可以很容易地改善這些BiNPs的藥代動力學，從而增強其膠體穩定性，延長其血液循環，降低毒性。赫爾辛基大學Mohammad-AliShahbazi和He′lder A. Santos合作對具有不同結構、不同尺寸和不同成分的Bi基納米材料的合成及其在生物醫學應用方面的最新進展進行了綜述介紹，并對該領域在未來面臨的挑戰和機遇進行了全面的討論。
Mohammad-AliShahbazi, He′lder A.Santos. et al. The versatile biomedical applications of bismuthbasednanoparticles and composites: therapeutic, diagnostic, biosensing, andregenerative properties. Chemical Society Reviews. 2020
DOI:10.1039/c9cs00283a
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cs/c9cs00283a#!divAbstract
6. Acc. Chem. Res.: 核-殼納米結構增強的拉曼光譜用于表面催化
高效催化劑的合理設計依賴于對其構效關系和分子水平上反應機理的認識，而這種機理的理解可以通過對動態反應過程進行原位監測來獲得。表面增強拉曼光譜(SERS)可以提供豐富的結構信息，具有超高的表面靈敏度，甚至可以達到單分子水平，這使其成為一種很有潛力的原位催化研究工具。然而，只有少數具有特定納米結構的金屬(如金、銀、銅)能夠產生較強的SERS效應。因此，利用SERS來研究過渡金屬(如Pt、Pd、Ru等)和其他通常用于催化的非金屬材料幾乎是不可能的。此外，SERS也不能用于研究具有原子平面結構的單晶模型或實用的納米催化劑。這些限制極大地阻礙了SERS在催化領域的應用，自從SERS被發現以來的40多年里，使得SERS難以成為催化領域廣泛使用的技術。
近日，廈門大學的李劍鋒等人總結了自20世紀80年代以來，特別是在過去的十年中，他們小組為克服SERS材料和形貌的限制所做的大量努力。其中，利用核殼納米結構作為SERS襯底的工作受到了特別的關注，因為它們可以顯著增強拉曼光譜，并且在不同的催化材料上有廣泛的應用。他們開發了不同的SERS催化方法，包括“borrowing”策略、殼分離納米粒子增強拉曼光譜(SHINERS)、SHINERS-衛星策略等，并重點介紹了它們的原理和應用。這些方法成功地克服了傳統SERS長期存在的局限性，使得在模型單晶表面上的原位跟蹤催化反應和實用納米催化劑的研究成為可能。利用這些方法，他們系統地研究了一系列重要反應，如氧還原反應、析氫反應、電氧化、CO氧化和選擇性氫化。而且，獲得了其他傳統技術難以檢測到的關鍵中間體的直接光譜證據。結合密度泛函理論和其他原位技術，從分子水平揭示了這些催化反應的反應機理和構效關系。
此外，他們也分析了SERS催化的未來發展方向，認為應該集中使用超高靈敏度和空間分辨率的技術在單分子，甚至單原子水平的原位動態研究，例如，單分子SERS或tip-enhanced拉曼光譜。綜上所述，核-殼納米結構增強的拉曼光譜被證明可以極大地促進SERS在催化中的應用，從單晶表面的模型系統到實用納米催化劑，從液-固界面到氣-固界面，從電催化到多相催化再到光催化。該工作有助于引起人們對催化中的SERS的越來越多的關注，并為催化研究開辟新的途徑。
Hua Zhang; Sai Duan; Petar M. Radjenovic; Zhong-QunTian; Jian-Feng Li. Core–ShellNanostructure-Enhanced Raman Spectroscopy for Surface Catalysis. Acc. Chem.Res., 2020.
DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00545
https://doi.org/10.1021/acs.accounts.9b00545
7. Angew: 超小粒徑鉑基金屬間化合物催化劑的通用可控合成策略
鉑基金屬間化合物由于具有獨特的結構和性能被認為是一類極具應用前景的燃料電池催化劑，但其可控和批量制備仍是一個難題。近日，華南理工大學的崔志明教授與美國德州大學奧斯汀分校的John B. Goodenough教授等合作提出了一種新穎的、通用的水凝膠冷凍干燥策略，用于合成石墨烯負載的Pt3M (M= Mn、Cr、Fe和Co等)金屬間化合物納米粒子 (Pt3M/rGO-HF)，該催化劑具有超小顆粒尺寸(約3 nm)和均勻的尺寸分布。
水凝膠的形成抑制了氧化石墨烯的聚合和顯著地促進了其均勻分散，而隨后的冷凍干燥不僅可以保持水凝膠的三維(3D)多孔結構，還可以使金屬前驅體以特定比例均勻分散在載體上，避免了傳統常壓干燥方法導致的載體的團聚和前驅體的先后結晶、分散不均。3D多孔結構的限域抑制了高溫退火過程中鉑基金屬間化合物納米粒子的團聚長大，因此可以獲得~3nm的結構有序Pt3M金屬間化合物納米粒子。這樣的尺寸是目前報道的鉑基金屬間化合物催化劑中最小的。本研究為鉑基金屬間化合物的可控合成提供了一種經濟、通用、可批量的制備方法，推動了燃料電池高性能催化劑的應用開發。
BentianZhang et al. General Strategy for Synthesis of Ordered Pt3MIntermetallics with Ultrasmall Particle‐size. Angewandte ChemieInternational Edition, 2020.
DOI: 10.1002/anie.201916260
https://doi.org/10.1002/anie.201916260
8. AM綜述：纖維和紡織電子的應用挑戰
基于人們出行和生活的廣泛需求，小型化、可穿戴的電子設備得到廣泛認同和重視。但是，纖維和紡織電子設備的發展也面臨諸多問題，包括低性能、難規模化擴大生產和安全性差等。
基于此，復旦大學的Peining Chen, Bingjie Wang和彭慧勝團隊近日在材料領域頂級期刊AdvancedMaterials發表綜述論文，討論了一維纖維和紡織電子器件所面臨的一系列應用挑戰，包括從單纖維器件到連續擴展制造，再到封裝和測試以及應用模式探索等方面。其次，作者總結了纖維和紡織電子的發展現狀和趨勢。最后，強調了促進其商業化應重點關注的未來研究方向。這篇綜述可幫助對纖維和紡織電子感興趣的科研人員對該領域有更全面的了解。
Lie Wang, Xuemei Fu and Jiqing He et al. Application Challenges inFiber and Textile Electronics. 2020.32(5): 1901971.
DOI：10.1002/adma.201901971
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201901971
9. Adv. Sci.：具有優異機械性能的金屬-有機框架/木材功能復合材料的綠色合成
金屬-有機框架(MOFs)是一種具有可調孔隙率的晶體配位聚合物，由金屬離子(或團簇)的三維網絡和有機連接體組成。它們獨特的微/中孔結構導致了高比表面積、大孔隙、低密度和結構多樣性，這使得它們在氣體儲存和分離、催化、藥物傳遞、傳感和能量存儲等眾多應用領域具有很強的吸引力。然而，由于MOFs的結晶特性，它們通常以粉末的形式出現，因此，它們的可加工性和處理仍然是一個重大的挑戰。將MOFs集成到各種基材上或其中，以生產可成形且成本低廉的材料，是擴展這些功能材料潛在應用的一種方式。但是大孔材料與MOFs共混的具有分層結構的高級復合材料由于其較差的力學性能，其適用性普遍受到限制。在此，蘇黎世聯邦理工學院Tobias Keplinger與Javier Pérez‐Ramírez介紹了一種在木材基材中原位生長MOF納米晶體的通用綠色合成方法。
通過氫氧化鈉處理可以輕松創建不同類型的MOF成核位點，這被證明廣泛適用于不同的木材。所得的MOF/木材復合材料具有分層的孔隙，比表面積是原生木材的130倍。對CO2吸附能力的評估證明了MOF負載的有效利用以及與純MOF相似的吸附能力。壓縮和拉伸測試顯示出優越的機械性能，這超過了聚合物基材獲得的機械性能。功能化戰略為制造多功能MOF/木材衍生復合材料提供了一個穩定、可持續和可擴展的平臺，在環境和能源相關領域具有潛在的應用前景。
KunkunTu, Bego?a Puértolas, Maria Adobes-Vidal, Yaru Wang, JianguoSun, Jacqueline Traber, Ingo Burgert, Javier Pérez-Ramírez, Tobias Keplinger. Green Synthesis of Hierarchical Metal–Organic Framework/Wood Functional Composites with SuperiorMechanical Properties. Adv. Sci. 2020,1902897.
DOI:10.1002/advs.201902897.
https://doi.org/10.1002/advs.201902897
10. Nano Energy：一種基于摩擦納米發電機的自供電字符識別裝置
字符識別是一種將存儲在紙上的數據進行數字化以便永久存檔的技術。有兩種類型的字符識別技術：手寫識別和光學字符識別。這兩種技術有不同的目標。手寫識別是一種可以實時直接識別手寫文本的技術，例如觸摸板。光學字符識別可識別以前以字符形式書寫的文本，并將其轉換為機器編碼的文本。由于紙張會隨著時間磨損，所以不適合永久的數據存檔。另外，即使看起來有數據可以找到，也應該使用索引列表手動找到它。為了將數據轉換為數字化形式以進行永久歸檔和檢索，應使用光學字符識別。光學字符識別過程分為兩個步驟：將紙上的字符轉換為數字圖像的步驟(掃描)和將掃描后的圖像推斷為字符的步驟(識別)。光學掃描儀和照相機通常用于掃描過程。然而，這種光學方法會產生噪聲和失真，從而降低識別率。
在此，韓國高等科學技術學院Yang-KyuChoi將摩擦納米發電機（TENG）用于掃描過程。基于接觸帶電，TENG能將機械能轉換為電能。制備了一種具有多個鋁電池的單電極TENG作為字符識別TENG (CR-TENG)。利用接觸帶電強度的差異，CR-TENG的鋁電池將油墨印刷紙與裸紙區分開來。CR-TENG的優勢在于，它僅由基板上的鋁組成，并且不需要額外的電能即可運行。CR-TENG將紙上的數字模式轉換成圖像，并使用預先訓練好的深度神經網絡將圖像推斷為數字。通過優化掃描和識別過程，使用基于CR-TENG的新型字符識別系統可實現較高的識別率。
Il-WoongTcho, Weon-Guk Kim, Yang-Kyu Choi. A self-powered character recognition devicebased on a triboelectric nanogenerator. Nano Energy 2020, 70,104534.
DOI:10.1016/j.nanoen.2020.104534.
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104534
