1. Chem. Rev.綜述：石榴石型固態電解質：材料、界面和電池
固態電解質(SSEs)作為固態電池中最關鍵的組成部分，在很大程度上引領著未來電池的發展。在不同類型的固態電解質中，石榴石型Li7La3Zr2O12(LLZO)固態電解質具有特別高的離子電導率(10?3~10?4 S/cm)，對鋰金屬具有良好的化學穩定性，為固態鋰金屬電池的發展提供了巨大的機遇。有鑒于此，卡爾加里大學Thangadurai與馬里蘭大學胡良兵等人綜述了近年來石榴石型LLZO電解質的研究進展，同時討論了實驗研究和理論結果，LLZO電解質的合成策略和改性，石榴石固體電解質/電極的穩定性，新興的納米結構設計，降解機制，以及電池的結構和集成。
本文要點：
1）研究人員首先介紹了石榴石型氧化物材料中的鋰離子傳導機理以及化學成分與結構的關系，并討論了混合電子/離子導體的概念和設計，以及石榴石型電解質的力學性能。
2）其次，展示了石榴石型固體電解質的化學和電化學穩定性，主要關注了不同類型的負極和正極材料以及液體電解質(包括有機電解質和水系電解質)的穩定性。還討論了石榴石型固體電解質界面挑戰的起源和計算研究，并展示了解決界面挑戰的策略和相應的表征技術。
3）而后，討論了最近出現的納米結構固體電解質的設計原理、合成方法和離子傳輸機制。最后，展示了石榴石型固體電解質在全電池中的作用，討論了鋰離子電池和鋰離子電池的衰減和失效機理，并進行了分析，提出了Li–S和Li–O2電池的固態設計概念。
ChengweiWang, et al. Garnet-Type Solid-State Electrolytes: Materials, Interfaces, andBatteries. Chem. Rev. 2020.
DOI:10.1021/acs.chemrev.9b00427.
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00427
2. Chem. Soc. Rev.：基于主-客體相互作用的超分子前藥
經典的前藥策略往往依賴于對活性藥物的共價修飾，以實現比母體藥物更優越的藥代動力學特性。超分子化學是一種開發前藥的新方法，它是通過創建宿主-客體復合物的方法以對藥物進行修飾，從而實現以可控的方式刺激誘導活性物質的釋放，這些復合物也被稱為超分子前藥。德克薩斯大學奧斯汀分校Jonathan L. Sessler和南開大學郭東升教授概述了超分子藥物的概念，并詳細介紹了這一領域的研究進展。
本文要點：
1）作者首先介紹了超分子前藥的諸多優點，包括易于制備、對生物刺激的敏感響應、無痕釋放和對可適應于不同藥物等。
2）同時，作者也詳細說明了這一方法的局限性和未來的發展前景。
Wen-ChaoGeng. et al. Supramolecular prodrugs based on host–guest Interactions. Chemical SocietyReviews. 2020
DOI:10.1039/c9cs00622b
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cs/c9cs00622b#!divAbstract
3. Nature Commun.：金屬氯化鈣鈦礦薄膜基界面層用于保護鋰金屬免受液體電解質的侵蝕
在鋰金屬負極上制造堅固的界面層以使其與液體電解質隔離對于抑制鋰金屬電池的快速降解至關重要。研究表明，除了具有獨特的光電特性外，金屬鹵化物鈣鈦礦的骨架特征還可以實現Li 離子的嵌入，這表明其具有快速的Li +離子傳輸材料的潛力。另外，作為電子絕緣層，金屬鹵化物鈣鈦礦可以通過使用氯離子作為鹵化物源來增大其帶隙。鈣鈦礦金屬氯化物的這些特征使其成為具有高Li 離子傳輸能力的有效的界面材料，可將Li金屬負極與液體電解質隔離。
有鑒于此，中科大張國楨副研究員，姚宏斌教授，高德科創有限公司Huan-Xin Ju報道了一種固態轉移工藝，將溶液處理的金屬氯化鈣鈦礦薄膜作為新型界面層施加到Li金屬負極上。
文章要點：
1）通過相分析和密度泛函理論計算，鈣鈦礦層可以在0.45 eV的低能壘下實現快速的鋰離子穿梭而不會崩潰。同時，賦予均勻的離子通量，并且與液體電解質具有出色的隔離性。
2）在5 mA cm-2的高電流密度下，具有高面積容量（30 mAhcm-2）的Li超致密沉積。同時，在金屬氯化鈣鈦礦的保護下，Li金屬負極在超過800 h的1 mAcm-2的電流密度下表現出穩定的Li剝離/電鍍電壓曲線（<40 mV）。
3）使用稀薄的電解質（20μlmA h-1）和薄的鋰金屬箔（50 μm）組成的面容量為2.8 mAhcm-2的LiCoO2-Li電池，在0.5 C下，可以進行100多次的循環。
Yin,Y., Wang, Q., Yang, J. et al. Metal chloride perovskite thin film basedinterfacial layer for shielding lithium metal from liquid electrolyte. NatCommun 11, 1761 (2020).
DOI：10.1038/s41467-020-15643-9
https://doi.org/10.1038/s41467-020-15643-9
4. Joule：鋰金屬主負極的彎曲效應
為了使鋰金屬負極的開發方面取得進一步進展，研究人員希望引起足夠的關注，即通常在鋰金屬負極中觀察到的現象：鋰沉積過程中優先在整個電極的上表面積累，鋰的這種優先積累在電極的頂部產生了比下部更大的體積膨脹，并阻止了鋰離子向下擴散到電極的下部。這種不均勻沉積可能導致主體負極材料無法進行循環。迄今為止，在鋰金屬負極中這種不均勻沉積的來源和解決方案仍然難以捉摸和探索，尤其是在鋰金屬負極領域。
有鑒于此，斯坦福大學崔屹教授報道了電極彎曲度與循環過程中主鋰金屬負極的結構演變和電化學可逆性之間存在顯著相關性：高電極彎曲度會嚴重加劇多孔電極內部離子濃度和電化學反應的不均勻梯度，從而導致主體鋰金屬負極尖端表面上的鋰枝晶過度生長，以及離子傳輸受阻和電化學性能下降等問題。
文章要點：
1）通過可控地二維排列二維rGO層，可以在很大的數值范圍內調節GA電極的曲率，而不會影響化學成分或孔隙率。
2）低彎曲度垂直排列的rGO電極即使在高容量和高電流密度循環條件下（醚電解質中為5 mAh cm-2，5 m A cm-2）也沒有枝晶，其CE仍高達99.08％。除了在Li-LFP全電池中具有400個穩定循環外，碳酸鹽電解質中的貫通電極也具有均勻結構。相比之下，高彎曲度的rGO電極在單個電鍍過程后顯示出嚴重的80 mm厚的枝晶尖端過度生長，僅經過24個循環，負極CE迅速從98.6％衰減到90％，即使電極具有相同的化學組成和孔隙率，在200次循環內仍然會快速發生全電池故障，并且逐漸增加電極的彎曲度。
3）仿真結果表明，延長的離子傳輸路徑會導致上表面局部增強電流密度，從而有力支持了實驗觀察到的彎曲度加劇。因此，可以確認電極彎曲度對負極可逆性和形態具有重大影響。
總而言之，對于彎曲度所依賴的形態和可逆性演變的新見解不僅為鋰離子負極的均質離子輸送和穩定電極提供了基本理解，而且為將來進行多個電化學反應系統的設計提供了指導性建議。
Chenet al., Tortuosity Effects in Lithium-Metal Host Anodes, Joule (2020)
DOI：10.1016/j.joule.2020.03.008
https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.03.008
5. Angew：金屬共價有機框架（MCOFs）：金屬有機框架與共價有機框架之間的橋梁
多孔材料的許多復雜化學和物理特性強烈依賴于結構中存在的金屬離子。金屬有機框架(MOFs)易于實現金屬的均勻分布，但其有限的穩定性潛在地限制了它們的實際應用。從這個角度來看，金屬共價有機框架(MCOFs)的開發（通過在高度穩定的COF骨架中引入活性金屬）可以來解決這些缺點。基于此，上海交通大學崔勇等人綜述了MCOFs中的杰出示例，它們解決了從設計、合成、表征到前沿應用等重要問題。
本文要點：
1）MCOFs的合成可分為直接合成法和合成后金屬化法，通常，利用金屬配位分子或絡合物作為構建基體是構建MCOFs的直接方法。這種方法的主要優點是可以利用豐富的金屬前前驅體來擴展COFs的功能。但這種方法通常要求在成鍵過程中具有動態和可逆的特性，這將導致框架中金屬間交換的可能性。
2）MCOFs是一種結構上、組成上各不相同的高度穩定多孔材料，因此其具有廣泛的應用前景。基體在孔內的空間限制可以誘導主-客體與MCOFs骨架的特異性相互作用，從而促進催化反應的高效進行。由于MCOFs具有出色的化學穩定性，因此還可以潛在地用作分子吸收的固體吸附劑，但是，MCOFs的有效內部空間對其吸收行為至關重要。此外，具有高本征電導率和結構穩定性的2D MCOF還可用作基于ppb級氣體檢測的化學傳感器。
3）基于研究人員對MOFs、COFs和超分子配位籠的長期了解，作者對MCOFs提出了一些改進意見。（1）鑒于目前對MCOFs催化反應的研究興趣，繼續開發金屬-共價混合有機框架(MMCOFs)對探索其協同效應具有重要意義；（2）考慮到金屬離子在三維框架內空間分離環境設計的進展，進一步開發三維手性MCOFs對映體選擇性催化傳感和對映體篩選的應用是十分必要的。在應用層面，仍然存在的挑戰是制備無缺陷和大面積的二維MCOF納米片。此外，化學反應和膜基分離在同一MCOFs裝置中的集成將是膜反應器進一步發展的一個有前途的方向。
JinqiaoDong, et al. Metal-covalent organic frameworks (MCOFs): A bridge betweenmetal-organic frameworks and covalent organic frameworks. Angew. Chem. Int.Ed. 2020.
DOI:10.1002/anie.202004796
https://doi.org/10.1002/anie.202004796
6. Angew: NHC-Ir光催化乙二醇和甲醇交叉偶聯反應
復旦大學徐昕、涂濤報道了一種通過乙二醇和甲醇的高選擇性反應合成乳酸（lactic acid，LA）的方法，該方法使用一種新型NHC配體的Ir光催化劑，展現了非常高的反應活性（TOF3660 h-1）。
本文要點：
1）光催化劑合成。1,3-二甲基咪唑鎓碘化物、1,3-二甲基苯并咪唑鎓碘化物和[Ir(COD)Cl2]、KOtBu反應，通過CO配體交換，將COD配體轉變為CO配體，以高產率（~90 %）獲得對應的1個NHC配體修飾的NHC-Ir(I)催化劑。通過[Ir(COD)Cl2]、NaH反應得到雙NHC配體修飾的NHC-Ir(I)催化劑。通過Ir(acac)2(CO)2得到3個NHC配體修飾的NHC-Ir(I)催化劑。得到的NHC-Ir催化劑在室溫為穩定固體，在甲醇/二氯甲烷溶液相中能穩定存在幾天。通過X射線方法對催化劑的晶體結構進行表征。
2）催化反應測試。使用3個NHC修飾的Ir催化劑在140 ℃中進行反應，反應使用Ba(OH)2作為堿，有最好的催化活性。分別對單個、2個NHC修飾的Ir催化劑的活性比較，發現單個NHC的催化活性最低，2個NHC的Ir催化活性比單個NHC的Ir催化活性高，3個NHC的Ir催化劑活性最高。
3）催化反應機理。通過密度泛函理論對催化反應過程進行模擬，通過高分辨質譜獲得了催化劑中間體。催化反應中，催化劑活化乙二醇和甲醇上的OH進行氧化反應生成羥基乙醛和甲醛，Ir(I)轉變為Ir(III)，生成H2。并且生成的H2加成到Ir(III)上，還原為Ir(I)。氧化后生成的羥基乙醛和甲醛在Ba(OH)2的作用發生偶聯反應，生成乳酸。
Jiajie Wu, et al. Iridium‐Catalyzed Selective Cross‐Coupling ofEthylene Glycol and Methanol to Lactic Acid. Angew. Chem. Int. Ed. 2020,
DOI: 10.1002/anie.202002403
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202002403
7. AM: 二維二氧化硅籠狀超結構的合成
盡管自1990年代初以來人們對介孔二氧化硅進行了廣泛的研究，但二維（2D）二氧化硅納米結構的合成仍然具有挑戰性。近日，康奈爾大學Ulrich Wiesner等報道了迄今為止最薄的介孔二氧化硅薄膜二維超結構籠的合成。
本文要點：
1）作者在兩種不混溶溶劑的界面上合成了介孔二氧化硅，在此條件下形成了二氧化硅籠的二維超結構，這是迄今為止合成的最薄的介孔二氧化硅薄膜。
2）研究發現，籠單元之間的方向相關性隨由pH控制的層數的增加而增加，而油和混合表面活性劑溶脹則增加了膠束尺寸的分散性，從而使得多層二氧化硅超結構具有復雜的籠形結構。作者實現了宏觀尺寸中孔2D超結構薄膜的制備，并可將其彼此堆疊。
該工作報道的策略有望合成通過常規體相合成無法得到的，具有分離或催化特性的介孔二氧化硅異質結構。
TangiAubert, et al. Two‐Dimensional Superstructures of Silica Cages. Adv. Mater.,2020,
DOI: 10.1002/adma.201908362
https://doi.org/10.1002/adma.201908362
8. Nano Energy：自供電可穿戴式壓力傳感系統用于連續健康監護
具有高靈敏度和高性價比的柔性便攜式壓力傳感器在可穿戴電子、生物醫學監測和人工智能等領域有著廣泛的應用需求。為了實現移動操作的便攜式壓力傳感器，人們迫切需要超薄、靈活、可持續的電源。有鑒于此，北京航空航天大學的Wei Zhu、Yuan Deng等研究人員，將基于導電彈性體的壓力傳感器與柔性薄膜熱電發電機（tf-TEG）集成，開發了一種自供電可穿戴式壓力傳感系統。
本文要點：
1）采用激光雕刻技術，通過表面微結構的可控設計，實現了靈敏度可調的壓力傳感器。
2）為了給壓力傳感器提供可靠、可再生的電源，柔性tf-TEG采用高導熱性的吸熱絕緣膜和柔性水凝膠作為散熱片，形成了大的溫度梯度，實現了大功率的發電。
3）自供電系統的壓力靈敏度與tf-TEG的溫度梯度無關，使其能夠在人類皮膚和周圍環境的各種溫差下保持穩定的性能。
本文提出的自供電壓力傳感系統首次實現了對人體生理信號和身體運動的連續監測，完全由皮膚可連接的tf-TEG供電，無需電子升壓電路。
YalingWang, et al. Self-powered wearable pressure sensing system for continuoushealthcare monitoring enabled by flexible thin-film thermoelectricgenerator. Nano Energy, 2020.
DOI：10.1016/j.nanoen.2020.104773
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S221128552030330X
9. ACS Energy Lett.：烷基鏈長對二維錫基鈣鈦礦晶體生長和氧化過程的影響
二維（2D）錫基無鉛鈣鈦礦因其無毒且吸收光廣而受到廣泛關注。事實證明，鈣鈦礦晶體中引入的有機間隔基陽離子可以防止Sn2+氧化為Sn4+。但是，尚不清楚這些陽離子的烷基鏈長對鈣鈦礦性質的影響。電子科技大學的劉明偵等人通過使用不同的烷基胺間隔陽離子（丁胺，辛胺和1-癸胺）來研究鏈長對2D Sn基鈣鈦礦膜的晶體取向和相分布的影響。
本文要點：
1） 隨著烷基鏈長度的增加，2D Sn基鈣鈦礦晶體的相分布變得無序且取向較差。因此，受益于在有機間隔陽離子（例如BA）中應用短烷基鏈，設法延緩Sn2 +的氧化過程，從而獲得更好的器件性能。
2）該工作為有機間隔基陽離子的構型和大小提供了系統的了解，這將進一步有助于高度穩定和高效的無鉛鈣鈦礦太陽能電池。
FamingLi et al. Effects of Alkyl Chain Length on Crystal Growth and Oxidation Processof Two-Dimensional Tin Halide Perovskites, ACS Energy Lett. 2020.
DOI：10.1021/acsenergylett.0c00286.
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00286
10. Nano Research：Pt3Ag合金波浪納米線作為乙醇氧化反應的高效電催化劑
由于乙醇比壓縮氫氣更容易存儲和運輸，使得直接乙醇燃料電池（DEFC）引起了廣泛的研究關注。然而，電催化乙醇氧化反應通常需要貴金屬催化劑，并且存在較高的過電位和較低的質量活性。
有鑒于此，加州大學洛杉磯分校段鑲鋒教授和黃昱教授報道了通過一種簡便的溶劑熱過程中的粒子附著機制來合成Pt3Ag合金波浪狀納米線的策略。
文章要點：
1）TEM和EDS顯示出Pt3Ag合金具有高度呈波浪形的納米線結構，平均直徑為4.6±1.0 nm，并且元素分布均勻。
2）電催化研究表明，所得合金納米線可作為乙醇氧化反應（EOR）的高效電催化劑，具有28.0 mA/cm2的超高比活度和6.1 A/mg的質量活度，遠遠超過了商用Pt/碳樣品（1.10 A/mg）。
3）由于Pt3Ag合金中從Ag到Pt的部分電子轉移，這削弱了CO結合和CO中毒作用。因此促進了合金的電催化活性，同時，一維納米線形態還有助于產生有利的電荷傳輸性能，這對于將電荷從催化活性位點提取到外部電路至關重要。
4）計時電流法研究表明，與商業化的Pt/C樣品相比，Pt3Ag可以長期運行，且穩定性得到顯著提高，這使得Pt3Ag波浪形納米線可作為EOR的有極大吸引力的電催化劑。
Fu,X., Wan, C., Zhang, A. et al. Pt3Ag alloy wavy nanowires as highlyeffective electrocatalysts for ethanol oxidation reaction. Nano Res. (2020).
DOI：10.1007/s12274-020-2754-4
https://doi.org/10.1007/s12274-020-2754-4
