1. Chem. Soc. Rev.：納米技術(shù)用于血管生成
麻省總醫(yī)院Michael R. Hamblin和伊朗醫(yī)科大學(xué)Masoud Mozafari對(duì)將納米技術(shù)用于血管生成領(lǐng)域的研究進(jìn)行了綜述介紹。1）血管生成在人體內(nèi)起著至關(guān)重要的作用。從胚胎發(fā)育到很多危及生命的疾病(如癌癥、心臟病、中風(fēng)、傷口愈合)等都和血管生成密切相關(guān)。因此，許多制藥公司也在刺激和抑制血管生成方面都付出了巨大的努力。在過(guò)去的十年內(nèi)，納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的影響，一系列納米藥物也開(kāi)始被批準(zhǔn)用于治療疾病。而將納米技術(shù)用于血管生成領(lǐng)域也成為了當(dāng)前研究的一大熱點(diǎn)。2）作者在文中綜述總結(jié)了納米技術(shù)在血管生成領(lǐng)域的研究進(jìn)展，其中主要包括脂基、碳基、聚合物以及各種無(wú)機(jī)和金屬納米顆粒等。納米顆粒可以用于治療和成像，其中的一些材料已被報(bào)道具有雙重效應(yīng)，即在低劑量時(shí)刺激血管生成，而在高劑量時(shí)則會(huì)抑制血管生成。
Saeid Kargozar. et al. Nanotechnology for angiogenesis: opportunities and challenges. Chemical Society Reviews. 2020https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cs/c8cs01021h#!divAbstract2. Matter: 強(qiáng)橙紅光發(fā)射非鉛鈣鈦礦單晶Mn2+因其獨(dú)特的d-d躍遷，可作為發(fā)光中心，且通過(guò)調(diào)節(jié)其晶體場(chǎng)等因素可實(shí)現(xiàn)從綠色-紅色發(fā)光調(diào)控，引起了人們的濃厚興趣。其中，Mn2+摻雜鈣鈦礦離子鹽半導(dǎo)體更是受人矚目，但容易受摻雜量的影響，導(dǎo)致發(fā)光性能下降，且實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)性往往較差。為了解決上述問(wèn)題，通過(guò)合金化合成，基于異金屬離子間的強(qiáng)耦合作用，可產(chǎn)生新的電學(xué)和光學(xué)性能。近日，中山大學(xué)匡代彬等人通過(guò)水熱合成合金化Cs4MnBi2Cl12鈣鈦礦單晶，該單晶具有獨(dú)特的[BiCl6]3--[MnCl6]4--[BiCl6]3-夾心二維層狀結(jié)構(gòu)。1）得益于Bi3+的引入，可以實(shí)現(xiàn)6s2→6s1p1躍遷，大大提高了其光吸收能力，且所吸收的能量可實(shí)現(xiàn)從[BiCl6]3-八面體到[MnCl6]4-受體的高效轉(zhuǎn)移，大大提高Mn2+ 6A1g → 4T1g自旋禁阻躍遷，從而在610nm展現(xiàn)出強(qiáng)的紅光發(fā)射，相較于未引入Bi3+的CsMnCl3?2H2O，其熒光量子產(chǎn)率提高了51倍，可達(dá)到25.7%。此外，因其全無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，展現(xiàn)出良好的光、熱、極性溶劑穩(wěn)定性。2）最后，作者基于Cs4MnBi2Cl12鈣鈦礦單晶中Bi3+大的原子質(zhì)量及原子序數(shù)，有助于X射線(xiàn)吸收，并結(jié)合Cs4MnBi2Cl12其強(qiáng)的發(fā)光性能，重點(diǎn)探討了其X射線(xiàn)發(fā)光性能，并與商業(yè)化的NaI（Tl）閃爍體進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn) Cs4MnBi2Cl12具有強(qiáng)的軟X射線(xiàn)吸收（10–35keV），并進(jìn)一步研究了其X射線(xiàn)成像的應(yīng)用，展現(xiàn)出良好的應(yīng)用潛力。Jun-HuaWei, et al. All-Inorganic Lead-Free Heterometallic Cs4MnBi2Cl12 PerovskiteSingle Crystal with Highly Efficient Orange Emission, Matter,2020, 3, 1-12.DOI: 10.1016/j.matt.2020.05.018https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(20)30251-4
3. EES：雙摩擦電納米發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)空氣直接電催化合成氨
常溫常壓下，具有能耗低、環(huán)保的電催化還原是替代能耗大和溫室氣體排放量巨大的傳統(tǒng)合成氨方法的一條極有前途的途徑。近日，中國(guó)科學(xué)院北京納米能源與系統(tǒng)研究所唐偉青年研究員，王中林院士報(bào)道了利用摩擦電納米發(fā)電機(jī)（TENG）構(gòu)建了一個(gè)以空氣為氮源的電催化合成氨系統(tǒng)。1）通過(guò)引入高輸出的雙TENG配置，可以同時(shí)進(jìn)行固氮和電催化還原。TNEG的自供電特性可導(dǎo)致非貴金屬電催化還原，其中無(wú)需添加額外的電解質(zhì)，也無(wú)需供電。2）通過(guò)使用由TENG產(chǎn)生的高壓引起的空氣放電，氮和氧被離子化并固定為NOX。然后用水洗滌帶有NOX的氣流，直接形成含有NO3-和NO2-的水溶液電解質(zhì)。此外，在另一個(gè)同時(shí)工作的TENG的驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)行電催化還原以在電化學(xué)電池中合成氨。3）在流速為3.5 m3 min-1的模擬廢氣下，自供電電催化系統(tǒng)每小時(shí)的氨產(chǎn)量達(dá)到2.4 μgh-1。與傳統(tǒng)的合成方法相比，該系統(tǒng)具有自供電，環(huán)保，低成本，易于制造，可擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)，顯示出巨大的合成氨應(yīng)用潛力。Kai Han, et al, Self-Powered Electrocatalytic Ammonia Synthesis Directly from Air as Driven by Dual Triboelectric Nanogenerators, Energy Environ. Sci., 2020https://doi.org/10.1039/D0EE01102A
4. EES: 設(shè)計(jì)化學(xué)酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)，利用綠藻可持續(xù)光生物制氫
氫（H2）作為化石燃料的一種非常理想的替代品，是未來(lái)能源的極佳載體，其唯一的副產(chǎn)物是水。商業(yè)化H2生產(chǎn)主要來(lái)自通過(guò)蒸汽甲烷重整制得的天然氣。最近，光生物制氫引起了相當(dāng)大的興趣，因?yàn)樗藐?yáng)光和可再生生物催化劑相結(jié)合來(lái)光解水制氫。然而，光生物方法的成本和可持續(xù)性很大程度上阻礙了它們的大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)，長(zhǎng)期高效低成本的光生物制氫仍是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。綠藻是分布廣泛且維護(hù)成本低的光合自養(yǎng)生物，在利用陽(yáng)光方面具有令人難以置信的能力，有很大的希望作為全細(xì)胞生物催化劑用于工業(yè)規(guī)模光生物生產(chǎn)H2。盡管如此，綠藻的光合作用過(guò)程仍會(huì)產(chǎn)生氧氣（O2），它是[FeFe]-氫化酶的抑制劑，從本質(zhì)上抑制了H2的產(chǎn)生。因此，至關(guān)重要的是要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)厭氧環(huán)境來(lái)維持[FeFe]-氫化酶生產(chǎn)H2的活性。有鑒于此，上海交大樊春海院士和同濟(jì)大學(xué)柳華杰教授等人，利用設(shè)計(jì)的化學(xué)酶聯(lián)反應(yīng)（CEC），開(kāi)發(fā)了一個(gè)簡(jiǎn)單且穩(wěn)定的基于綠藻的H2生產(chǎn)系統(tǒng)。1）設(shè)計(jì)了一個(gè)恒定的接近中性pH的厭氧環(huán)境，通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)強(qiáng)大的化學(xué)酶級(jí)聯(lián)系統(tǒng)，包括葡萄糖，葡萄糖氧化酶，過(guò)氧化氫酶和氫氧化鎂，以持續(xù)誘導(dǎo)綠藻絮凝。2）由一系列連續(xù)的催化或非催化的酶和化學(xué)反應(yīng)組成的CEC在一鍋體系中被認(rèn)為是有機(jī)合成的有力工具。在該工作的CEC設(shè)計(jì)中，結(jié)合了耗氧、維持pH、誘導(dǎo)細(xì)胞聚集等多種功能，在局部厭氧環(huán)境中活化H2ase，并保持綠藻的活性。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期高效地生產(chǎn)氫氣。3）研究發(fā)現(xiàn)，Chlamydomonas reinhardtii在該光生物系統(tǒng)中可以穩(wěn)定產(chǎn)氫近一個(gè)月，平均產(chǎn)氫速率為0.44 μmolH2 h-1（mg chlorophyll）-1。總之，該工作為工業(yè)規(guī)模的光生物制氫開(kāi)辟了新的途徑，有望用于“液態(tài)陽(yáng)光”領(lǐng)域。
Jie Chen et al. Engineering a chemoenzymatic cascade for sustainable photobiological hydrogen production with green algae. Energy Environ. Sci., 2020.https://doi.org/10.1039/D0EE00993H
5. EES：可光充電的鋅離子電池
離網(wǎng)發(fā)電對(duì)于消除發(fā)展中農(nóng)村的能源貧瘠現(xiàn)狀以及為自主集成設(shè)備（例如，物聯(lián)網(wǎng)和智能城市設(shè)備）供電具有重要意義。此外，離網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)已被世界銀行推廣用電的關(guān)鍵技術(shù)，然而太陽(yáng)能是間歇性的，因此通常將太陽(yáng)能電池連接到可充電電池或電容器中。這種方法通常需要附加的電子設(shè)備，以使能量收集器的電壓輸出與能量存儲(chǔ)單元的輸入電壓相匹配，這無(wú)疑增加了成本以及能耗。因此，在過(guò)去的幾年中，已經(jīng)大量研究了可通過(guò)光直接充電的光敏電池電極。另外，研究人員提出了一種具有2D鈣鈦礦化學(xué)結(jié)構(gòu)的鋰離子電池，該電池可以同時(shí)存儲(chǔ)能量并驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能充電，但是不幸的是，其使用壽命有限且效率低。有鑒于此，劍橋大學(xué)Buddha Deka Boruah，Michael De Volder報(bào)道了一種新的水系鋅離子電池（photo-ZIB），它可以直接收集陽(yáng)光進(jìn)行充電，而不需要外部太陽(yáng)能電池。1）該光充電過(guò)程是通過(guò)光活性正極驅(qū)動(dòng)，正極材料由氧化釩（V2O5）納米纖維、P3HT和還原石墨烯氧化物的混合物組成，可提供所需的電荷分離和存儲(chǔ)。2）研究人員在黑暗和明亮的條件下，使用光電探測(cè)器，瞬態(tài)吸收光譜法和電化學(xué)分析法對(duì)該過(guò)程進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，V2O5正極在黑暗和光照條件下的重量容量分別約為190 mAh g-1和370 mAh g-1，光轉(zhuǎn)換效率約為1.2％。3）研究人員展示了一種具有64 cm2光學(xué)窗口的功能齊全的photo-ZIB袋式電池。Buddha Deka Boruah, et al, Photo-rechargeable Zinc-ion Batteries, Energy Environ. Sci., 2020https://doi.org/10.1039/D0EE01392G
6. AM：高指數(shù)面金屬合金納米顆粒用于燃料電池電催化劑
聚合物電解質(zhì)膜燃料電池是一種極有前途的清潔能源轉(zhuǎn)換候選材料。由于將氫燃料用于燃料電池中面臨各種問(wèn)題，使得有機(jī)小分子（甲酸、甲醇和乙醇）等液體燃料作為替代燃料得到了廣泛的研究。由于這些反應(yīng)的本征反應(yīng)動(dòng)力學(xué)較慢，因此需要催化劑以實(shí)現(xiàn)其實(shí)際應(yīng)用。迄今為止，鉑族金屬(如Pt和Rh)通常被認(rèn)為是用于此類(lèi)反應(yīng)的最優(yōu)異的電催化劑。然而，其成本高，穩(wěn)定性差，表面中毒等嚴(yán)重限制了其在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用，因此開(kāi)發(fā)既高效又堅(jiān)固的催化劑具有重要意義。研究發(fā)現(xiàn)，高指數(shù)面通常由高密度的低配位原子臺(tái)階和扭結(jié)組成，這有助于提高催化效率。此外，將鉑族金屬與富含稀土的過(guò)渡金屬元素(如Ni，Co和Cu)合金化，在降低成本的同時(shí)提高了它們的催化效率。具有高指數(shù)面的多金屬納米顆粒（NPs）可作為燃料電池電催化劑。盡管有這些優(yōu)點(diǎn)，但由于合成的困難，對(duì)這類(lèi)納米顆粒的催化性能仍然缺乏系統(tǒng)的研究。有鑒于此，美國(guó)西北大學(xué)Chad A. Mirkin報(bào)道了采用在膠體合成的納米粒子中引入高指數(shù)面的策略，成功制備了成分均勻的Pt-M（M=Ni，Co，Cu）和Rh-M（M=Ni，Co）四面體納米顆粒。研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了它們的高指數(shù)面、過(guò)渡金屬的內(nèi)部合金化和表面Bi修飾對(duì)其電催化性能的單獨(dú)效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高指數(shù)面的存在有利于提高所研究的三類(lèi)反應(yīng)的催化活性。其次，過(guò)渡金屬合金化對(duì)催化活性的影響因反應(yīng)而異。再次，對(duì)于甲醇在酸性電解液中的電氧化，由于表面Bi改性的效應(yīng)可以忽略不計(jì)，過(guò)渡金屬合金化可以顯著提高整體催化效率。然而，對(duì)于其他被研究的反應(yīng)，表面Bi對(duì)提高催化活性非常有利，而過(guò)渡金屬合金化對(duì)其影響很小。最后，由于合金化過(guò)渡金屬原子的存在，多金屬四面體粒子在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行中比它們的單金屬粒子具有更好的穩(wěn)定性。Liliang Huang, et al, High-Index-Facet Metal-Alloy Nanoparticles as Fuel Cell Electrocatalysts, Adv. Mater. 2020DOI: 10.1002/adma.202002849https://doi.org/10.1002/adma.202002849
7. AM：多孔芳香族骨架中的陰離子取代用于提高膜乙炔分離的分子滲透性和選擇性
乙炔（C2H2）是最重要和最有用的C2碳?xì)浠衔镏唬诟鞣N商業(yè)和工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。目前工業(yè)上生產(chǎn)C2H2的方法包括天然氣的部分燃燒和石油基烴的熱裂解。在這些過(guò)程中，另外兩種C2碳?xì)浠衔铮蚁?/span>C2H4）和乙烷（C2H6）是副產(chǎn)品。而生產(chǎn)C2H2衍生化學(xué)品需要極高純度的C2H2氣體(>99%)。因此，將C2H2與C2H4和C2H6分離具有重要意義。然而，由于C2H2、C2H4和C2H6具有非常相似的物理化學(xué)性質(zhì)，因此分離極具挑戰(zhàn)性。在膜分離中，膜材料在決定兩個(gè)基本參數(shù)：選擇性和通透性方面起著核心作用。多孔芳烴骨架（PAFs）作為一類(lèi)新型的多孔材料，由于結(jié)合了經(jīng)典分子篩的高穩(wěn)定性和金屬有機(jī)骨架（MOFs）易于官能化的優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛的關(guān)注。有鑒于此，東北師范大學(xué)鄒小勤教授，朱廣山教授報(bào)道了一種“陰離子取代”的策略，以加強(qiáng)孔隙內(nèi)陰離子和乙炔之間的相互作用，從而在根本上改善氣體的選擇性和滲透性。1）陰離子F-和OH-被固定在iPAF-1中以取代原來(lái)的Cl-。其小陰離子半徑使得iPAF-1-Cl在iPAF-1-F和iPAF-1-OH中保持了原來(lái)的高孔隙率。限制在孔隙中的高堿性F-和OH-強(qiáng)烈地優(yōu)先吸附酸性乙炔。2）研究人員將iPAF-1納米顆粒加工成以iPAF-1-OH/6FDA-ODA為代表的混合基質(zhì)膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所制備的膜具有顯著的乙炔與乙烯、乙烷的分離性能。此外，將多孔的功能性iPAF-1-OH移植到6FDA-ODA中，顯著提高了乙炔的滲透能力（7倍于乙烯和乙烷）和滲透選擇性（5倍于乙烯和乙烷）。
Panpan Zhang, et al, Anion Substitution in Porous Aromatic Frameworks: Boosting Molecular Permeability and Selectivity for Membrane Acetylene Separation, Adv. Mater. 2020DOI: 10.1002/adma.201907449https://doi.org/10.1002/adma.201907449
8. AM：亞納米級(jí)精度石墨烯中的狄拉克準(zhǔn)粒子的量子限制
長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直追求將石墨烯狄拉克狀電子限制在人造納米結(jié)構(gòu)中，因?yàn)檫@有望提供一種策略來(lái)選擇性地調(diào)節(jié)石墨烯的電子性質(zhì)，包括帶隙開(kāi)放或能級(jí)量化。然而，無(wú)論是自上而下還是自下而上的方法，創(chuàng)建形狀，尺寸和位置都具有納米精度的限制結(jié)構(gòu)仍然是一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)挑戰(zhàn)。此外，Klein隧穿提供了石墨烯電子的逃逸途徑，限制了靜電限制的效率。近日，西班牙馬德里自治大學(xué)Iván Brihuega等報(bào)道了使用掃描隧道顯微鏡（STM）通過(guò)操控大量H原子來(lái)創(chuàng)建亞納米級(jí)精度的石墨烯納米圖案。1）作者可在選定的位置以預(yù)定的方向和形狀構(gòu)建單個(gè)石墨烯納米結(jié)構(gòu)，尺寸可從2 nm到1 μm。該方法允許隨意擦除和重建圖案，并且可以在不同的石墨烯基底上實(shí)施。2）STM實(shí)驗(yàn)表明，這種石墨烯納米結(jié)構(gòu)可非常有效地將石墨烯Dirac準(zhǔn)顆粒限制在0D和1D結(jié)構(gòu)中。從而作者得到了能帶隙高達(dá)0.8 eV的石墨烯量子點(diǎn)，并與量子點(diǎn)的線(xiàn)性尺寸成反比，這與無(wú)質(zhì)量Dirac費(fèi)米子所期望的一樣。
Eva Cortés-del Río, et al. Quantum Confinement of Dirac Quasiparticles in Graphene Patterned with Sub‐Nanometer Precision. Adv. Mater., 2020DOI: 10.1002/adma.202001119https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202001119
9. AEM綜述：石墨烯量子點(diǎn)基先進(jìn)電極材料的設(shè)計(jì)、合成及其在電化學(xué)儲(chǔ)能和電催化中的應(yīng)用
石墨烯量子點(diǎn)（GQDs）由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)及其在不同領(lǐng)域的潛在應(yīng)用，近年來(lái)引起了科學(xué)界的極大關(guān)注。迄今為止，關(guān)于用于電極材料或電催化劑的GQDs基納米材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。盡管如此，基于GQDs的納米材料的高效合成和應(yīng)用的研究仍處于發(fā)展的早期階段，因此迫切需要緊跟新的設(shè)計(jì)概念、合成策略和GQDs納米材料的重大突破的最新研究進(jìn)展。有鑒于此，吉林師范大學(xué)馮明教授，加拿大滑鐵盧大學(xué)Aiping Yu，陳忠偉院士綜述了GQDs的合成策略、物理化學(xué)性質(zhì)和功能化等方面的最新進(jìn)展，以及構(gòu)建先進(jìn)的GQDs電化學(xué)儲(chǔ)能和電催化納米材料的最新進(jìn)展，并對(duì)存在的挑戰(zhàn)和前景提出了建設(shè)性的建議。1）作者詳細(xì)介紹了常用的、有代表性的GQDs的合成方法，特別是一些新穎的合成策略。主要包括：1）自上而下策略（水熱/溶劑熱法、化學(xué)氧化剝離法、微波/超聲剪切法、電化學(xué)氧化與切割法以及其他方法）；2）自下而上策略（由小分子合成GQDs和由芳香族分子合成GQDs）。2）GQDs獨(dú)特的表面和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系及其在能源相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性但有價(jià)值的工作。基于此，作者深入揭示了這些獨(dú)特性質(zhì)（缺陷、雜原子摻雜、表面/邊緣態(tài)、尺寸和電導(dǎo)率）對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能和電催化的影響。包括：1）GQDs的微觀結(jié)構(gòu)（GQDs具有晶體結(jié)構(gòu)，由不超過(guò)10層的石墨烯片組成，尺寸小于20納米。通常，GQDs的形狀，大小，高度，組成和官能團(tuán)與合成方法密切相關(guān)）；2）GQDs的光學(xué)性質(zhì)（GQDs作為一種新興半導(dǎo)體材料在紫外線(xiàn)區(qū)域表現(xiàn)出特征吸收）；3）GQDs缺陷對(duì)電容器、電池、催化的作用；4）雜原子摻雜（將雜原子摻雜到GQDs的碳骨架中會(huì)引起結(jié)構(gòu)和電子畸變，從而導(dǎo)致其理化性質(zhì)發(fā)生急劇變化，例如電荷傳輸，費(fèi)米能級(jí)和局部電子態(tài)。另外，取決于摻雜劑的類(lèi)型和鍵合配置，摻雜雜原子的GQDs可能顯示出一些新的或不同的物理化學(xué)性質(zhì)，這有益于特定應(yīng)用）；5）表面/邊緣狀態(tài)（GQDs的表面/邊緣狀態(tài)對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能和電催化器件具有重要影響）；6）尺寸和電導(dǎo)率（尺寸和形狀對(duì)GQDs的邊緣類(lèi)型具有極大的影響，從而導(dǎo)致GQDs的物理化學(xué)性質(zhì)不同）；7）GQDs的功能化（GQDs表面/邊緣含有大量的含氧基團(tuán)，通過(guò)修飾有利于調(diào)節(jié)其物理化學(xué)性質(zhì)。基于GQDs與其他分子或材料的相互作用，常用的GQDs功能化策略有兩種：非共價(jià)鍵和共價(jià)鍵）3）目前，世界各國(guó)的研究人員都在致力于開(kāi)發(fā)形貌特殊、結(jié)構(gòu)獨(dú)特、比表面積大、化學(xué)穩(wěn)定性好的先進(jìn)電極材料。基于此，作者總結(jié)了用于設(shè)計(jì)和構(gòu)造具有優(yōu)異電化學(xué)儲(chǔ)能（例如，SCS和電池）和能源轉(zhuǎn)換（例如，燃料電池、水分解和CO2還原）裝置的有前途的GQDs材料。4）作者指出了GQDs的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和實(shí)際應(yīng)用，仍面臨許多重要的科學(xué)技術(shù)問(wèn)題需要解決：1）產(chǎn)率相對(duì)較低、合成過(guò)程復(fù)雜、成本較高、設(shè)備昂貴以及需要極端條件；2）盡管已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬研究了GQD的物理化學(xué)性質(zhì)，但在不同的儲(chǔ)能和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，GQDs的尺寸、結(jié)晶度、邊緣、缺陷和雜原子摻雜對(duì)GQDs電化學(xué)性能的影響尚不清楚；3）基于GQDs的納米復(fù)合材料在電化學(xué)儲(chǔ)能和電催化領(lǐng)域仍然顯示出巨大的潛力。Wenwen Liu, et al, Graphene Quantum Dots-Based Advanced Electrode Materials: Design, Synthesis and Their Applications in Electrochemical Energy Storage and Electrocatalysis, Adv. Energy Mater. 2020DOI: 10.1002/aenm.202001275https://doi.org/10.1002/aenm.202001275
10. Chem. Sci. 綜述：控制AIE分子的結(jié)構(gòu)和發(fā)光過(guò)程以用于近紅外II區(qū)診療
香港科技大學(xué)唐本忠院士對(duì)如何控制AIE分子的結(jié)構(gòu)和發(fā)光過(guò)程以實(shí)現(xiàn)近紅外II區(qū)診療應(yīng)用的研究進(jìn)行了綜述總結(jié)。1）聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)是一種前沿的熒光技術(shù)，可以產(chǎn)生高效率的光致發(fā)光。在近紅外II區(qū) (NIR-II, 1000-1700 nm)范圍內(nèi)發(fā)光的AIE發(fā)光分子則在生物醫(yī)學(xué)成像和治療方面表現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢(shì)。然而在這些窄帶隙的材料中，如何通過(guò)分子設(shè)計(jì)以調(diào)節(jié)其熒光(輻射途徑)和光熱 (非輻射途徑)的平衡以及其中潛在的機(jī)制目前仍不清楚。2）作者在文中綜述了近年來(lái)開(kāi)發(fā)具有 AIE特性的高效NIR-II發(fā)光體和光熱試劑方面所取得的最新進(jìn)展，并對(duì)從單分子到分子聚集體的多級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)優(yōu)化熒光效率的研究做了重點(diǎn)介紹；隨后作者討論了分子聚集體中的分子內(nèi)運(yùn)動(dòng)對(duì)于平衡熒光成像和光熱治療功能的關(guān)鍵作用，展示了NIR-II區(qū)AIE分子在對(duì)血管和大腦進(jìn)行熒光/光聲成像以及腫瘤的光熱治療方面的優(yōu)勢(shì)；最后作者也對(duì)NIR-II區(qū)AIE分子在體內(nèi)應(yīng)用所面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展前景進(jìn)行了展望。
Shunjie Liu. et al. Structural and process controls of AIEgens for NIR-II theranostics. Chemical Science. 2020https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/sc/d0sc02911d#!divAbstract
11. Journal of Power Sources: 電化學(xué)阻抗譜在質(zhì)子交換膜燃料電池性能測(cè)試、監(jiān)測(cè)、診斷和優(yōu)化中的應(yīng)用研究進(jìn)展
質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）的性能，包括反應(yīng)活性和耐久性，在大規(guī)模商業(yè)化之前需要進(jìn)一步提高，特別是在氫燃料汽車(chē)應(yīng)用中。然而，質(zhì)子交換膜燃料電池是一個(gè)復(fù)雜的非線(xiàn)性多物理系統(tǒng)，在不同的規(guī)模，許多因素可以影響性能，包括外部運(yùn)行條件和內(nèi)部核心部件。因此，需要進(jìn)行理論建模和實(shí)驗(yàn)測(cè)量，以實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)化。在這方面，電化學(xué)阻抗譜（EIS）已被公認(rèn)為是診斷和了解PEMFC基礎(chǔ)性能的有力工具。有鑒于此，上海大學(xué)張久俊院士、李?lèi)?ài)軍、Qiu-An Huang和東莞理工學(xué)院Yanjie Wang等人，結(jié)合眾多與EIS及其應(yīng)用相關(guān)的出版物，綜述了外部運(yùn)行條件和內(nèi)部核心組件對(duì)PEMFC性能的影響。1）重點(diǎn)介紹了EIS對(duì)PEMFC的外部工作條件和內(nèi)部核心組件的敏感性的解釋?zhuān)渲型獠抗ぷ鳁l件包括工作溫度，氣體濕度，電力負(fù)荷，氣體壓力，氣體化學(xué)計(jì)量學(xué)，反應(yīng)物污染和水含量以及內(nèi)部核心組件包括PEMFC的催化劑，催化劑層，膜，氣體擴(kuò)散層和雙極板。此外，將特別解釋了應(yīng)用于PEMFC的EIS數(shù)據(jù)的敏感性，并分析了幾種方法，如基于模型、無(wú)模型和非線(xiàn)性方法。2）此外，還將討了論感知對(duì)象（外部操作條件和內(nèi)部核心組件）與感知輸出（測(cè)量的EIS數(shù)據(jù)）之間的相互關(guān)系。而且，由于EIS診斷結(jié)果最終可以通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇進(jìn)行優(yōu)化來(lái)改善PEMFC的性能，因此還討論了PEMFC的EIS分析技術(shù)的最新進(jìn)展。3）隨后，詳細(xì)分析了EIS對(duì)外部運(yùn)行條件和內(nèi)部核心組件的敏感性。最后，介紹了當(dāng)前的挑戰(zhàn)和未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，并提出進(jìn)一步改進(jìn)研究方向的建議。總之，該工作有助于促進(jìn)EIS應(yīng)用的進(jìn)一步研究和發(fā)展，以提高EIS對(duì)PEMFC性能測(cè)量和診斷的可靠性和準(zhǔn)確性。Zhepeng Tang et al. Recent progress in the use of electrochemical impedance spectroscopy for the measurement, monitoring, diagnosis and optimization of proton exchange membrane fuel cell performance. Journal of Power Sources, 2020.DOI: 10.1016/j.jpowsour.2020.228361https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228361
12. Chemical Communications: 低溫熔鹽合成MoS2@CoS2異質(zhì)結(jié)用于高效電催化析氫
過(guò)渡金屬硫化物（TMSs）具有成本低、活性高等優(yōu)勢(shì)，是一種極具潛力的電解水析氫反應(yīng)（HER）催化劑。層狀結(jié)構(gòu)的MoS2材料的帶隙較寬（1.73 eV），固有導(dǎo)電性差，嚴(yán)重制約著催化活性的提升。CoS2具有帶隙為零和電導(dǎo)性高等優(yōu)勢(shì)，是構(gòu)筑MoS2異質(zhì)結(jié)的不二選擇。目前，MoS2/CoS2異質(zhì)結(jié)的制備主要依賴(lài)高壓水熱或高溫煅燒工藝，然而存在催化性能不足、產(chǎn)率較低，且環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題。因此，迫切需要開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保的MoS2/CoS2異質(zhì)結(jié)制備技術(shù)。有鑒于此，西北工業(yè)大學(xué)黃維院士、艾偉教授和杜洪方等人，提出一種基于KSCN的低溫熔鹽合成法，一步制備了高效的MoS2/CoS2異質(zhì)結(jié)HER催化劑。1）KSCN熔點(diǎn)低，熔融時(shí)可以溶解與許多過(guò)渡金屬鹽，并與它們反應(yīng)生成TMSs。以硝酸鈷和鉬酸銨為原料，在低溫（300℃）條件下經(jīng)過(guò)熔融反應(yīng)得到MoS2/CoS2異質(zhì)結(jié)。2）KSCN熔融鹽是反應(yīng)的媒介，同時(shí)為硫化物的形成提供了硫源。KSCN熔融鹽在空氣中穩(wěn)定，材料合成無(wú)需惰性氣氛保護(hù)。而且該方法操作簡(jiǎn)潔，便于規(guī)模化生產(chǎn)，可避免高溫過(guò)程對(duì)活性位點(diǎn)的破壞，具有巨大的實(shí)際應(yīng)用潛力。3）所獲得的具有豐富缺陷結(jié)構(gòu)的電催化劑對(duì)于析氫反應(yīng)(HER)非常高效，在HER電流密度達(dá)到10 mA cm?2的情況下，僅需96 mV的低過(guò)電位，塔費(fèi)爾斜率為60 mV dec?1，并且具有優(yōu)異的耐久性。密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明,異質(zhì)結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)接近于零的最佳氫吸附Gibbs自由能（ΔGH*），這是HER性能優(yōu)異的原因。總之，該工作提出的策略具有操作簡(jiǎn)單、合成溫度低、成本低廉等特點(diǎn)，為富缺陷TMSs材料的規(guī)模化制備提供了新的思路，有助于推動(dòng)TMSs材料在催化與存儲(chǔ)等領(lǐng)域的應(yīng)用。Song He et al. Low-temperature molten salt synthesis of MoS2@CoS2 heterostructures for efficient hydrogen evolution reaction. Chemical Communications, 2020.
https://doi.org/10.1039/D0CC01726D
