1. Nature Materials: 限制性異質外延生長使原子層厚的半范德華金屬成為可能!
原子層厚的二維（2D）金屬可能是下一代量子和光電設備中的關鍵組成部分。但是，必須穩定2D金屬以防止環境破壞，并以晶圓級集成到異質結構器件中。碳化硅和外延石墨烯之間的高能界面為穩定各種2D金屬提供了有效的框架。有鑒于此，賓夕法尼亞州立大學的 Joshua A. Robinson在外延石墨烯和碳化硅的界面處合成了穩定的大面積，環境穩定的單晶二維鎵，銦和錫。
本文要點：
1）先在6H-SiC（0001）上生長單層EG，然后暴露于氧等離子體中使EG層中產生缺陷。隨后將EG / SiC的EG面朝下放入坩堝中，Ga，Sn和In等金屬前驅物放在EG面下方，并一起加熱至700-800 oC。氣化的金屬通過EG缺陷擴散，到達EG / SiC界面，得到原子層厚的的半范德華金屬。
2）二維金屬在下面與SiC通過共價鍵結合，但與石墨烯覆蓋層之間存在非鍵界面；也就是說，它們是“半范德華”金屬，其鍵合特性具有很強的內部梯度。上層石墨烯層不僅有助于限制2D金屬，而且還起到了防止超薄非貴金屬氧化的密封作用。
3）這些非中心對稱的二維金屬為超導器件，拓撲現象和先進的光電性能提供了誘人的機會。例如，所報道的2DGa是一種超導體，它結合了六個強耦合的Ga衍生的電子袋和一個接近石墨烯外層的Dirac點的大的近似自由電子的費米表面。
4）以前Au可以說是唯一對環境穩定的元素金屬，但在EG和SiC的界面處可以實現包含單晶，金屬元素和超導體的空氣穩定的2D異質結構，為穩定3D金屬及其合金的各種具有潛在的特性的2D同素異形體打開了大門。以上這些新穎的材料都可以納入下一代量子，光子和電子應用的高級多組分異質結構中。
NatalieBriggs et al Atomically thin half-van der Waals metals enabled byconfinement heteroepitaxy. Nat. Mater. (2020)
DOI:10.1038/s41563-020-0631-x
https://www.nature.com/articles/s41563-020-0631-x
2. PNAS：鈷原子在二維(2D)氮化碳上對氧化還原進行空間分離用于光催化H2O2的生成
氧化還原輔助催化劑在光合反應中起著重要的作用，然而，同時負載氧化和還原性輔催化劑通常會導致對光合作用不利的增強電荷重組。近日，來自耶魯大學的Jae-Hong Kim等人介紹了一種同時向石墨化氮化碳(C3N4)納米片上負載兩種氧化還原輔助催化劑的方法，原子級分散鈷用于提高氧化活性，蒽醌(AQ)用于提高還原選擇性，用于光催化H2O2的生成。通過在C3N4空穴中心上方配位鈷單原子，并在C3N4納米片邊緣錨定AQ，在二維(2D)光催化劑上實現了氧化和還原性助催化劑的空間分離。
本文要點：
1）提出了一種簡單的策略，將兩個空間分離的助催化劑錨定在二維光催化劑上。這種空間分離保證了兩種助催化劑的功能(即充分利用Co提高了水氧化活性，利用AQ提高了H2O2的生成選擇性，從而提高了H2O2光合成。
2）在這里，金屬助催化劑的原子彌散比傳統的納米顆粒表現出優勢，因為單原子的小尺寸和強大的配體金屬配位可以方便地操縱加載位點。Co單原子與納米粒子性能的鮮明對比強調了單原子催化劑在該材料設計中的獨特優勢。
3）該中心/邊緣策略可加載兩個空間分離的助催化劑，也可應用于其他二維光催化劑，以實現高效的電荷分離，同時保持兩種助催化劑的有效性。
Chuet al., Spatially separating redox centers on 2D carbon nitride with cobaltsingle atom for photocatalytic H2O2 production.Proceedings of the National Academy of Sciences Mar 2020, 201913403.
DOI:10.1073/pnas.1913403117
www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1913403117
3. JACS：溶液沉積CuPbSbS3半導體薄膜
新型吸光材料對環境穩定，可吸收可見光并具有極性晶體結構，可能在新型太陽能電池方面有應用潛力。鋁土礦CuPbSbS3是一種天然存在的硫鹽礦物，以非中心對稱的Pmn21空間群中結晶，并具有單結太陽能電池的最佳帶隙。然而，關于這種四元半導體的合成文獻很少，并且還沒有關于其作為薄膜沉積和研究。南加利福尼亞大學Richard L.Brutchey團隊報道了在室溫和環境壓力下，采用二元硫醇胺溶劑混合物溶解大量的硼鈣石礦物以及廉價的大量CuO，PbO和Sb2S3前體制備CuPbSbS3油墨。
本文要點：
1）通過以正確的化學計量比溶解本體二元前體而獲得的合成化合物油墨在溶液沉積和退火后可產生純相CuPbSbS3薄膜。所得的半導體薄膜具有1.24 eV的直接光學帶隙，通過可見光的吸收系數?105 cm-1，遷移率0.01-2.4 cm2（V?s）-1和載流子濃度1018–1020 cm–3。
2）這些光電性能表明，CuPbSbS3薄膜是太陽能吸收劑的極佳候選材料。
KristopherM. Koskela et al. Solution Deposition of a Bournonite CuPbSbS3Semiconductor Thin Film from the Dissolution of Bulk Materials with aThiol-Amine Solvent Mixture，J. Am. Chem. Soc. 2020
https://doi.org/10.1021/jacs.9b13787
4. Matter：通過數字光控動態共價聚合物網絡的界面焊接進行模塊化4D打印
先進的多功能設備越來越依賴具有挑戰性的復雜形狀來實現其功能。3D打印提供了一種解決方案，但通常受到制造速度和/或材料多樣性的限制。基于數控2D-3D轉換的4D打印速度快，但可獲得的形狀有限，難以實現多種材料的集成。有鑒于此，浙江大學Tao Xie、Qian Zhao等研究人員，報告了一個概念，通過將4D打印與模塊化組裝相結合，顯著擴展了技術范圍。
本文要點：
1）基于動態交聯聚合物的4D照片印刷結構可以通過界面鍵交換以模塊化方式組裝。
2）可以制造具有可裁剪多種材質的復雜3D對象。
3）這允許制造復雜的形狀記憶器件，包括具有零泊松比的3D Miura圖案結構和具有優異機械穩定性的Kresling圖案圓柱形結構。
該方法擴展了多功能器件未來開發的可能性，實現了材料、結構和功能的無縫集成。
ZizhengFang, et al. Modular 4D Printing via Interfacial Welding of DigitalLight-Controllable Dynamic Covalent Polymer Networks. Matter, 2020.
DOI：10.1016/j.matt.2020.01.014
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S259023852030014X
5. Angew: 懸空屋檐結構碳籠負載單原子鐵催化劑用于高效氧還原反應
單原子催化劑已經引起了人們的廣泛關注，尤其是在電催化領域。然而，以往的研究多集中在通過提高金屬負載量來提高催化性能。通過改變催化劑的形貌來促進催化劑層間的傳質，從而增加每個活性位點的利用率，也被認為是提高催化性能的一個非常具有吸引力的方法。
有鑒于此，日本產業技術綜合研究所徐強教授等人合作首次提出了一種二氧化硅誘導的MOF模板（SMMT）策略，用于制備由孤立的單原子Fe位點修飾的懸空屋檐結構。
本文要點：
1）作為一項概念驗證研究，首次設計了一個懸空屋檐結構，該結構通過二氧化硅誘導的MOF模板化(SMMT)方法修飾孤立的單原子鐵位點，覆蓋SiOx的MOF可能產生向外的吸附力，從而導致MOF前體的各向異性熱收縮。在熱解過程中十二面體的平面塌陷的同時，可以保持ZIF-8的邊緣。同時，Fe3+可以被所得的N摻雜碳還原并與相鄰的氮/碳原子鍵合而形成Fe-N4-C位點。
2）該懸空結構催化劑在堿性和酸性電解液中均表現出優異的ORR性能，可與先進的Pt/C催化劑相媲美，并優于迄今報道的大多數貴金屬無催化劑。這種優越的催化活性源于其豐富的邊緣結構，具有眾多的三相邊界，增強了反應物到單原子鐵位點的質量傳輸性能(即增加了活性位點的利用率)，這驗證了這種合成方法的實用性。
3）在鋅空氣電池中作為空氣電極催化劑，它表現出優異的性能，可實現807.5 mAh gZn-1的高容量（?820mAh gZn-1，鋅空氣電池的理論容量），超高峰值功率密度為186.8mW cm-2以及驚人的能量密度（962.7 Wh kgZn-1）。如此優異的電催化性能與其懸垂形態密切相關，具有邊緣豐富的結構，具有更多的三相邊界，可快速將反應物大量轉移至催化活性的Fe位，從而實現每個活性金屬位的超高利用率。
總之，這種SMMT策略為設計用于電化學能源應用的特殊結構催化劑提供了一種新的策略。
Chun-ChaoHou et al. Single‐Atom IronCatalysts on Overhang‐Eave Carbon Cages for High‐Performance Oxygen Reduction Reaction.
DOI:10.1002/anie.202002665
https://doi.org/10.1002/anie.202002665
6. Angew: 擴散-反應競爭機制調控金屬鋰沉積
金屬鋰負極憑借其超高的理論比容量和最低的氧化還原電勢等優勢而被視為構建新一代高比能二次電池的首選。然而，鋰枝晶的生長嚴重限制了金屬鋰負極的實用化發展。實現球形沉積是避免金屬鋰枝晶生長的有效策略，但是有關球形沉積的機制尚不明確，近日，清華大學張強教授團隊揭示了影響金屬鋰沉積形貌的擴散-反應競爭機制。
本文要點：
1) 研究人員發現擴散-反應機制可以決定SEI膜下方的鋰離子濃度進而對金屬鋰的沉積形貌進行調控。研究人員通過保持相同的電極反應速率然后調整Li+擴散動力學從慢到快發現隨著SEI膜下方鋰離子濃度的提高球形沉積形貌占總體沉積形貌的比例會持續增加。
2) 研究人員發現改變電極反應速率同樣也會對金屬鋰的沉積形貌產生影響，這是因為電極反應的快速進行會誘導SEI膜內部的離子消耗加快。因此在整個金屬鋰電沉積的過程中，如果擴散控制是決速步那么就會形成明顯的金屬鋰枝晶，如果電極反應是決速步那么球形沉積形貌就占據主導地位。
Xiao-RuChen et al, A Diffusion?Reaction Competition Mechanism to Tailor Lithium Deposition,Angewandte Chemie Unternational Edtion, 2020
DOI:10.1002/anie.202000375
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/anie.202000375
7. AM：功能化聚合物涂層用于快速非熱響應細胞片工程
細胞片工程是一種利用單層細胞片的技術，最近已經發展成為一種很有前途的無支架組織工程技術。與傳統的組織工程方法不同，細胞片技術允許細胞作為具有完整的細胞外基質蛋白和細胞-細胞連接的連續細胞片進行收獲，這有助于在沒有任何其他人工生物材料的情況下進行細胞移植。在此，韓國延世大學Seung‐Woo Cho、韓國科學技術高級研究院Eunjung Lee、Sung Gap Im等人提出了一種簡便的、非熱響應的方法作為快速但高度可靠的細胞片工程平臺。
本文要點：
1）該方法利用細胞-基底相互作用的精確調節，通過一系列功能化聚合物涂層控制基底的表面能，使細胞片能夠在100s內迅速收獲。工程化表面可以在二價陽離子耗盡時觸發固有的細胞反應，導致在生理條件下(pH7.4和37℃)以非熱響應的方式自發的細胞片脫落。
2）此外，通過將多層細胞片移植到糖尿病創面和缺血的小鼠模型中，成功地證明了該細胞片的治療潛力。這些發現突出了開發非熱響應細胞片工程作為再生醫學的強大平臺的能力，并在細胞片技術方面提供了重大突破。
JieungBaek, et al. A Surface‐Tailoring Method for Rapid Non‐ThermosensitiveCell‐Sheet Engineering via Functional Polymer Coatings,Adv. Mater., 2020.
DOI:10.1002/adma.201907225
https://doi.org/10.1002/adma.201907225
8. EES綜述：ABO3型鈣鈦礦氧化物中氧空位在氧還原反應中的作用
氧還原反應(OER)是能量轉化與儲存技術中（如燃料電池和金屬-空氣電池）最重要的反應之一。然而氧還原反應遲緩的動力學成為限制儲能器件整體性能的最大瓶頸。鈣鈦礦氧化物憑借其獨特的物化性質在近年來成為氧還原反應的一類新型電催化劑，其催化能力主要來源于其中的氧空位。在本文中，青島大學的Lei Bi、山東大學的Jintao Zhang以及澳大利亞昆士蘭大學的X. S. Zhao等對ABO3型鈣鈦礦氧化物中的氧空位對ORR反應的影響相關研究進展進行了總結與概括。
本文要點：
1) 文章首先對ABO3鈣鈦礦型氧化物的晶體結構、氧還原反應的作用機制、氧還原反應的相關電催化劑的催化性能評估指標以及ABO3型氧化物中的氧空位的特點與性質等基本的背景工作進行了簡單介紹。作者隨后又總結了與氧空位表征相關的技術手段和理論計算方法。
2) 文章就如何在ABO3氧化物中構建具有催化活性的氧空位進行了具體探討，作者從文獻報道中總結出陽離子取代和離子非化學計量這兩種策略：其中前者包括異構化取代和等價取代兩種方式，后者則分為A位點的非化學計量和陰離子非化學計量兩大類。
3) 文章的重點在于對氧空位的催化角色進行探討，作者在這里根據不同分氧空位誘導產生的相關催化效應進行了分類：一方面氧空位能夠誘導產生電子空穴和氧化還原電對；另一方面氧空位的存在還能夠使氧化物整體的晶體結構以及表面性質等發生變化。
QianqianLi et al, The role of oxygen vacancies of ABO3 perovskite oxides inthe oxygen reduction reaction, Energy & Environmental Science, 2020
DOI: 10.1039/D0EE00092B
https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2020/EE/D0EE00092B#!divAbstract
9. Nano Energy：高性能鋰硫電池的仿生微電池正極
幾十年來，鋰硫電池一直受到穿梭效應和活性物質損失的影響，導致其倍率性能和循環性能不理想。有鑒于此，廈門大學孫世剛、Hong-Gang Liao和湖北大學Tao Mei等研究人員，從紅細胞（通常被認為是氧氣運輸的重要介質）的啟發下，通過在黑曲霉衍生的碳上修飾TiO2-x納米顆粒來構建一個仿生微細胞，作為一種高效的儲能介質。
本文要點：
1）仿紅細胞的微細胞可以將活性物質限制在較大的空間內，雙凹結構賦予其豐富而縮短的電子/離子通道。
2）同時，該結構還表現出優異的耐久性，一旦活性物質被負載，足夠的反應位點將有利于多硫化物的穩定吸附和轉化，進行長期循環，使其能夠像具有選擇性滲透和轉化能力的細胞膜一樣運行。
3）所制備的微電池正極材料具有很大的應用潛力，在0.5℃和2℃循環500次和700次后，放電容量分別為995和720mAh g-1，容量保持率在80%左右。
4）密度泛函理論計算進一步表明，氧缺陷可以增強多硫化物的化學吸附能力，并通過促進表面離子的遷移來加速多硫化物的氧化還原反應。
ShiyuanZhou, et al. Biomimetic Micro Cell Cathode for High Performance Lithium-SulfurBatteries. Nano Energy, 2020.
DOI：10.1016/j.nanoen.2020.104680
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285520302378
10. Nano energy：具有強大的硫固定和催化能力，可用于高性能鋰硫電池的三維排序的宏觀微孔金屬有機骨架
鋰硫（Li-S）電池其緩慢的硫動力學和循環性不佳等極大地阻礙了其實際應用。近日，華南師范大學Zhang Yongguang，王新和滑鐵盧大學陳忠偉等人通過自模板配位-復制方法開發了一種新型的三維有序的宏觀微孔金屬有機骨架（3DOM ZIF-8），該骨架可用作增強鋰硫電池性能的先進硫儲存器。
文章要點：
1）獨特的分層體系結構不僅有助于電解質的滲透和離子/質量的運輸，而且還增加了表面積，可充分暴露活性界面。
2）納米級ZIF-8亞基通過與多硫化物的化學相互作用從而強加了固硫和催化作用，因此有效抑制了穿梭效應和以及提高反應動力學。得益于這些協同功能，基于3DOM ZIF-8的硫電極表現出出色的電化學性能。即可延長的循環穩定性，在500次循環中每個循環的容量衰減低至0.028％，并具有高面積容量（> 6 mAh cm-2），以及在高硫（7.4 mg cm-2）負載和有限的電解質（E/S = 4.25mL g-1）下，具有良好的穩定性。
GuoliangCui,et al, Three-dimensionally ordered macro-microporous metal organicframeworks with strong sulfur immobilization and catalyzation forhigh-performance lithium-sulfur batteries, Nano Energy,2020
DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104685
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104685
11. AEM：無添加！氧化鎢納米晶體油墨可直接噴墨印刷柔性贗電容電致變色器件
功能性油墨的直接噴墨印刷技術是用于制造電化學能量存儲器件的新途徑。電致變色能源設備結合了電致變色和能量存儲的功能，為下一代智能電源提供了新的可能。然而，過去印刷這樣的器件還需要額外的添加劑或其他第二相材料，以使油墨產生足夠的流動性，但這會降低印刷器件的性能。為了解決此問題，新加坡南洋理工大學范紅金，Peihua Yang和德國萊布尼茨新材料研究所Tobias Kraus等人配制的氧化鎢納米晶體油墨，可以不添加任何添加劑即可直接印刷出高質量的氧化鎢薄膜。
本文要點：
1） 開發了高質量的納米晶體的墨水，該墨水適用于噴墨打印電致變色功能器件。
2） 不含任何添加劑的濃縮納米晶膠體油墨可穩定使用一個月，可有效減少材料浪費，降低印刷成本。
3） 組裝好的電致變色器件具有出色的可充電電容量和電致變色性能，包括高著色效率，快速開關響應，較高的容量（在1 A g-1時約為260 C g-1），良好的循環穩定性以及柔韌性。
LongZhang, et al. Flexible Pseudocapacitive Electrochromics via Inkjet Printing ofAdditive‐Free TungstenOxide Nanocrystal Ink, Adv. Energy Mater. 2020
DOI:10.1002/aenm.202000142
https://doi.org/10.1002/aenm.202000142
