1. Joule：電荷傳輸層對鈣鈦礦太陽能電池中電容測量的影響
基于電容的技術已用于測量鹵化鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的電性能，例如缺陷活化能，密度，載流子濃度和介電常數，這些為評估器件性能提供了關鍵信息。托萊多大學的鄢炎發和國立成功大學Jian V. Li團隊表明基于電容的技術不能用于可靠地分析鈣鈦礦層或其界面處的缺陷的性質，因為高頻電容是由于空穴傳輸層中載流子的響應引起的（ HTL）。
本文要點：
1）對于不含HTL的PSC，因為在鈣鈦礦層中沒有電荷載流子的捕獲和去俘獲，所以高頻電容可以視為分析鈣鈦礦層介電常數的幾何電容。
2）進一步研究發現，低頻電容信號可用于計算鈣鈦礦層離子導電性的活化能，但必須避免與電荷傳輸材料的重疊效應。
RashaA. Awni et al. Influence of Charge Transport Layers on Capacitance Measured inHalide Perovskite Solar Cells，Joule, 2020
DOI:10.1016/j.joule.2020.01.012.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435120300428#!
2. JACS：變廢為寶！捕獲溫室氣體二氧化碳并高效轉化為甲醇
二氧化碳是一種強力的溫室氣體，也是工業污染和汽車排放的主要成分。在過去的兩個世紀中，人為的CO2排放量急劇上升，導致大氣中的CO2濃度從初始的280 ppm呈指數增長，到目前超過415 ppm。與大規模工業化前的水平相比，這種現象已經導致全球平均氣溫升高了約0.8°C。還出現了諸如全球海平面上升，海洋酸化以及更加極端和不可預測的天氣狀況等相關問題。如何將CO2進行有效收集并進行轉化利用是目前的研究熱點，同時也頗具挑戰，為了應對這一挑戰，美國南加利福尼亞大學G. K. Surya Prakash等人提出了將碳酸氫鹽和甲酸鹽在乙二醇溶液中氫化為甲醇高產率的技術路線，可以高效的處理溫室氣體并且將其變廢為寶。
本文要點：
1） 該工藝路線采用高度集成的系統，堿性乙二醇溶液可以高效的捕獲二氧化碳
2） 使用Ru-PNP催化劑可以在相對溫和的溫度（100-140°C）下氫化成CH3OH，產生的甲醇可以通過蒸餾輕松分離。
3） 文章首次觀察到低溫下的氫氧化物堿的再生過程，并且證明了的確是從周圍空氣中捕獲CO2并氫化成CH3OH。
4） 氫氧化物堿具有高的捕獲效率和穩定性，使其在空氣捕獲和甲醇轉化方面的效益明顯優于現有的基于胺的路線。
RaktimSen et al. Hydroxide Based Integrated CO2 Capture from Air andConversion to Methanol, J. Am. Chem. Soc. 2020
DOI:10.1021/jacs.9b12711
https://doi.org/10.1021/jacs.9b12711
3. Angew：一種制備具有優異電化學性能的超小型空心納米結構材料的通用策略
近年來，空心納米材料由于其特殊結構所帶來的優良特性，從而得到廣泛的應用并引起了越來越多的關注，其中包括能量存儲，太陽能電池，催化，氣體傳感器和藥物輸送等等。然而，空心納米材料的可控制備仍然是一個巨大的挑戰。為了應對這一挑戰，西湖大學徐宇曦等人報道了一種通過微波輔助和殼約束的Kirkendall的擴散策略，在石墨烯上生長和熱轉化金屬有機骨架（MOF）納米晶體來制備多種超小型空心納米粒子。這項研究提供了一種新穎的思路來設計中空的納米結構功能材料，可用于電化學儲能及其他領域。
本文要點：
1） 與傳統的熱處理方法不同，微波處理石墨烯課題在短時間內創建一個高能環境，將原位生長的MOF納米晶體分解為分散良好的均勻核殼納米顆粒，使其具有超小尺寸而不是大尺寸團聚的顆粒。
2） 在殼約束柯肯達爾擴散過程中，可以成功獲得一系列直徑小于20nm，殼厚度小于3 nm的中空納米顆粒，其中包含多金屬氧化物，磷化物和硫化物。
3） 超細空心納米結構（如Fe2O3）可以促進更快的電荷傳輸并暴露更多的活性位點，并且比固態和大型空心對應結構能更有效地適應體積變化應力，所以具備卓越的鋰離子存儲性能包括超高可逆容量（0.2 A g-1時為1167 mAh g-1），出色的倍率性能（5 A g-1時為701 mAh g-1）和出色的循環穩定性（5 A g-1循環1200次容量保持率為97.8％），這是迄今為止報告的最優性能之一。
MinminFan et al. A Universal Strategy toward Ultrasmall Hollow Nanostructures withRemarkable Electrochemical Performance, Angew Chem. Int. Ed. 2020
DOI:10.1002/anie.202000352
https://doi.org/10.1002/anie.202000352
4. AM: 堵不如疏！納米復合Janus隔膜能夠抑制鋰電池內短路
鋰金屬電池憑借高容量、高電壓等優勢而成為新一代高比能儲能體系的首選。然而，鋰電池內部容易發生短路造成災害性的后果，因此開發故障保護機制抑制內短路十分重要。有鑒于此，加州大學圣地亞哥分校的Ping Liu等設計了新型納米復合Janus隔膜以期通過限制自放電電流來阻止電池溫度升高進一步避免電池短路。這種新型隔膜設計為高比能鋰電池提供了良好的安全保護機制，有望在未來實現進一步應用。
本文要點
1）這種Janus復合隔膜與負極接觸的一側是完全電子絕緣態，與正極接觸的一側涂有電導率可調控的部分導電涂層（PEC）。這種復合結構能夠阻斷枝晶、控制內短路阻抗、緩慢釋放電池剩余容量。
2）恒流充放電實驗表明使用Janus隔膜的鋰電池在短路前表現正常，然后由于PEC抑制了內短路，在25個循環周期內會出現緩慢的自放電增加。與之形成鮮明對比的是，傳統單層隔膜則會發生急劇的電壓突降并使電池迅速完全失效。
3）研究人員又對金屬鋰軟包電池進行了恒電位充電濫用測試：單層隔膜的鋰電池會發生枝晶完全刺穿隔膜并伴隨著很高的短路電流和快速溫度升高；而使用Janus隔膜的鋰軟包電池內部短路電流和溫度變化都可忽略不計。掃描電鏡照片進一步證實Janus復合隔膜確實成功阻斷了鋰枝晶。
MatthewS. Gonzalez et al, Draining Over Blocking: Nano‐Composite Janus Separators for MitigatingInternal Shorting of Lithium Batteries，AdvancedMaterials, 2020
DOI: 10.1002/adma.201906836
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201906836
5. EES: 陰離子輔助的電化學法制備鎳鐵羥基硫化物具有高效的電催化性能
清潔和可再生能源系統，例如水分解，金屬-空氣電池和鋰-硫（Li-S）電池，是解決當前全球能源問題的重要手段。這些下一代儲能裝置都有相同的特征，即通常包含基于正極的一系列含氧/硫的底物的多電子轉化反應，如析氧反應（OER）和多硫化物氧化還原反應。然而，這些氧化還原反應動力學過程非常緩慢，具有較大的充電/放電電壓過電勢，從而導致較低的能源效率和循環壽命。因此，緩慢的正極反應嚴重限制了上述儲能裝置的性能。高效的電催化劑可以解決這一困境。通常，陽離子是過渡金屬化合物電催化劑中的真正活性位點，其電催化活性受周圍陰離子結構的調節。在此，清華大學張強等人提出了一種陰離子輔助調節的電化學反應，可用于精確構造具有高電催化活性的電催化劑。
本文要點：
1） 使用新型電化學輔助策略可實現精確的陰離子調節，電化學輔助方法可確保調節劑的生成可控，從而使原子得到分散。
2） 采用這種合成方法制備的羥基硫化物電催化劑的具有良好的電子結構，這也是電催化活性優異的原因。
3） 在10 mA cm-2時OER過電勢降低到286 mV，這比貴金屬基Ir/C電催化劑要低得多。
4） 本文不僅為精確調節陰離子結構，改善電催化活性提供了一種新穎的策略，而且還為設計高級電催化劑也提供了新的思路。
Chang-XinZhao et al. Precise anionic regulation of NiFe hydroxysulfide assisted byelectrochemical reactions for efficient electrocatalysis, Energy Environ. Sci., 2020,
DOI:10.1039/C9EE03573G
https://doi.org/10.1039/C9EE03573G
6. EES綜述: 鋰硫中有機硫化合物與結構相關的電化學性能
Li-S電池憑借其高能量密度、低成本和環境友好性等優勢而成為新一代高比能二次電池的有力候選。當對Li-S電池的實用潛力進行探究時，人們發現硫電極，尤其是電化學循環產生的環狀硫，與金屬鋰負極存在著包括穿梭效應、電子電導率低、16電子的多電子遲滯反應以及鋰枝晶的生長等諸多問題。近年來，有機硫化合物被廣泛應用來解決上述問題并對Li-S電池的電化學反應原理進行研究。
在這篇綜述文章中，中科院沈陽金屬研究所的李峰研究員與孫振華研究員等對不同官能結構的有機硫化合物進行了總結并對這些化合物在Li-S電池中的應用做出了指導。
本文要點：
1）基于不同的電化學行為將有機硫活性材料分成了三類，并總結了分子型有機硫化合物和聚合物型有機硫化合物等材料的設計原則。
2）基于這些設計原則，作者又對如何控制其電化學性能、研究電化學機制以及其他方面的特征進行了概括。最后，作者對利用新技術、新表征手段等開發新型有機硫化合物提出了構想。
XiaoyinZhang, Ke Chen, Zhenhua Sun, Feng Li et al, Structure-related electrochemicalperformance of organosulfur compounds for lithium-sulfur batteries, Energy& Environmental Science, 2020
DOI: 10.1039/C9EE03848E
https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2020/EE/C9EE03848E#!divAbstract
7. Nano Lett.：一種基于熱電子誘導化學過程的光電突觸
大腦中高效的信息處理基于稱為突觸的處理和記憶組件，其輸出取決于通過突觸的信號的歷史記錄。在此，倫敦國王學院Pan Wang、Anatoly V. Zayats等人使用等離子體隧道結中的化學變換開發了一種具有電和光記憶效應的人工突觸。所述體系結構提供了高密度(～1010 cm-2)的記憶光電子器件，其可用作未來電子、光電和人工神經網絡（ANNs）中的多級非易失性存儲器、邏輯單元或人工突觸。
本文要點：
1）證明了一種新型記憶器件的一般工作原理，它利用隧道結中熱電子誘導的化學轉換作為非尖峰ANNs的人工突觸。利用金屬-聚合物-金屬隧道結，展示了結電阻和內置光發射的同時多態轉換，這既是電學的，也是光學的，通過環境控制的熱電子介導的化學反應對結進行編程來實現。
2）由于熱電子可以通過電或光學方式產生，隧道結具有明顯的電響應，并且可以作為納米級光源，所提出的方法允許在同一設備中使用電子（光學）編程和電子（光學）讀出以及電子（光學）編程和光學（電子）讀出的幾個獨立和可互換的操作模式。改變化學(在這種情況下是氣體)環境，可以在相同極性的偏壓下獲得增強或降低的響應或非揮發性狀態。
3）存儲的信息是非易失性的，并且可以通過測量電阻或非彈性隧穿誘導光發射來分別從電學或光學上讀取。
PanWang, et al. Optoelectronic Synapses Based on Hot-Electron-Induced ChemicalProcesses, Nano Lett., 2020.
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b03871
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.9b03871
8. AFM：以單層石墨烯為例，描述電場對固體材料反應性的影響
小分子的電荷狀態對其電子結構和化學反應性有重要影響。例如，芳基鹵化物非常穩定，但在接受電子后，會發生快速的脫鹵反應；利用電荷轉移改變分子反應活性也是許多氧化還原介導的催化反應的潛在機制。理論上，只要能達到相當水平的電荷密度，在固態材料中也能觀察到同樣的電荷對反應性的增強作用。然而，將單個電荷注入一個中性的小分子很容易達到電子/原子百分之一的電荷密度，但由于宏觀物體的電容量非常小，在體積固態材料中實現相同水平的電荷密度要困難得多。近日，中國科學院寧波材料技術與工程研究所的Shiyu Du &美國匹茲堡大學的Haitao Liu等人報道了第一個在宏觀尺寸的固體材料中電荷摻雜誘發反應性增強的例子。
本文要點：
1）單層石墨烯支撐在硅晶圓上，硅晶圓有300納米厚的SiO2層，在空氣中光熱加熱到≈240℃。通過拉曼光譜法測量ID/IG比值的變化，發現正、負脈沖后門電壓均可提高石墨烯氧化速率。
2）研究表明電子摻雜和空穴摻雜都增加了反應活性，這一事實與當前的電化學氧化理論相矛盾，表明此電化學氧化是一種新的反應機制。增強效果隨方波背柵電壓的大小和頻率的增大而增大。
3）密度泛函理論計算表明，電場存在時，O2插入石墨烯和CO2解吸的活化位壘都降低。本研究表明，電荷摻雜是一種能夠實時調節固體材料反應活性并輔助化學催化的新方法。
Min et al.，Electric Field Effecton the Reactivity of Solid State Materials: The Case of Single Layer Graphene.Adv. Funct. Mater. 2020, 1909269.
DOI: 10.1002/adfm.201909269
https://doi.org/10.1002/adfm.201909269
9. Theranostics：對pH響應的硫化錳納米材料用于氣體-化學動力學聯合化療
具有優異的理化性質的錳基納米材料在近年來引起了人們的極大研究興趣。深圳大學黃鵬教授制備了一種尺寸可控、可生物降解,和亞穩γ相硫化錳納米診療試劑,并將其用于對腫瘤pH響應的氣體-化學動力學(CDT)聯合治療。
本文要點：
1）實驗使用牛血清白蛋白(BSA)作為生物模板構建了MnS@BSA。MnS@BSA在微酸性腫瘤微環境下可發生降解，進而釋放硫化氫(H2S)用于氣體治療，而釋放的錳離子則可用于磁共振成像(MRI)和CDT。
2）體外實驗結果表明，MnS@BSA在pH為6.8的環境下具有良好的pH響應性，并且實驗也在其降解的過程中檢測到了H2S氣體和羥基自由基。體內實驗結果表明，在靜脈注射MnS@BSA后，它可以對腫瘤進行T1加權的MRI，顯著抑制腫瘤生長，從而延長荷瘤小鼠的生存期。
TingHe. et al. Tumor pH-responsive metastable-phase manganese sulfidenanotheranostics for traceable hydrogen sulfide gas therapy primed chemodynamictherapy. Theranostics. 2020
DOI:10.7150/thno.42981
https://www.thno.org/v10p2453.htm
