1. Chem：CdS納米棒上的部分還原的Pd單原子用于光催化乙醇重整成增值多碳化合物
從可再生生物乙醇中光催化聯產增值多碳化合物和氫氣是一種環保和可持續工業生產工藝，但由于生物乙醇脫氫的困難，光催化聯產仍然是一個巨大的挑戰。近日，北京大學郭少軍教授報道了在一系列不同硫、磷配位金屬單原子負載型CdS光催化劑的第一性原理模擬的指導下，設計了一種原子分散在CdS納米棒上的Pd-P3物種（PdPSA-CdS），用于高活性光催化乙醇脫氫為C6化合物（1，1-二乙氧基乙烷，DIE）和H2。
1）X射線吸收近邊結構（XANES）和理論模擬結果顯示，PdPSA-CdS中部分還原的Pd活性位點通過金屬-載體相互作用效應和Pd-P配位效應具有Pd 4d和P 3p的未占據雜化態，這與高度還原的S配位Pd單原子（PdSSA）或Pd納米顆粒中的Pd雜化中心完全不同。原位衰減全反射紅外光譜和理論模擬表明，其不僅可以增強乙醇對Pd 4d和P 3p未占據雜化態的電子轉移，從而激活O-H和C-H鍵，而且可以保證Pd位點具有合適的制氫活性。2）實驗結果顯示，PdPSA-CdS具有極高的光催化活性（35.1 mmol g-1 h-1），選擇性接近100%，比富電子的PdSSA或負載Pd納米顆粒的CdS高3倍。此外，PdPSA CdS的活性遠高于其它P/S配位金屬（Ru、Rh、Ir、Pt、Co、Ni）單原子負載的CdS納米棒的活性。
光催化學術QQ群：927909706Zhou et al., Partially reduced Pd single atoms on CdS nanorods enable photocatalytic reforming of ethanol into high value-added multicarbon compound, Chem (2021)DOI：10.1016/j.chempr.2021.01.007https://doi.org/10.1016/j.chempr.2021.01.007
2. Nano Energy綜述：固態電池鋰硫銀鍺礦型固體電解質的研究進展：合成、結構、穩定性和動力學
固體電解質是實現全固態鋰電池良好的安全性、可靠性和高性能的關鍵。在眾多固體電解質中，硫銀鍺礦（argyrodites）型固體電解質具有室溫離子電導率高、成本低、與鋰金屬相容性好等優點，是一類較新的、有發展前景的硫化物基鋰離子超導體。然而，盡管已經取得了一定的研究進展，鋰硫銀鍺礦在實際應用中仍然具有挑戰性。近日，加拿大西安大略大學孫學良教授從材料到電池對鋰硫銀鍺礦型固體電解質的最新研究進展和局限性進行了綜述。1）為了促進鋰硫銀鍺礦固體電解質在固態電池中的應用，通過簡單的合成路線制造具有高Li+電導率的材料至關重要。作者總結了機械球磨、經典機械球磨后退火、直接固相燒結法和液相法等不同的合成路線。2）作者總結了鋰硫銀鍺礦的結構、組成、鋰離子導電機理以及提高離子導電性的有效策略。此外，系統比較了不同正極活性材料(如S，Li2S，LiMnxNiyCozO2[x+y+z=1；0＜x，y，z＜1]和LiCoO2）和不同負極材料（如Li，In，Li4Ti5O12）與鋰硫銀鍺礦的相容性。揭示了鋰硫銀鍺礦型固態電池中從本體電解質到電解質-電解質界面和電極-電解質界面的界面工程策略和鋰離子傳輸行為。3）作者最后指出了鋰硫銀鍺礦固體電解質在實際應用中仍需克服的重大挑戰，并指出了進一步發展基于鋰硫銀鍺礦固體電解質的高性能固體電池的未來方向。主要包括：i）設計新的鋰硫銀鍺礦合成路線；ii）提高鋰硫銀鍺礦的離子電導率；iii）提高鋰硫銀鍺礦的化學和電化學穩定性；iv）開發鋰硫銀鍺礦基固態電池的組件及配套負極。
電池學術QQ群：924176072Chuang Yu, Feipeng Zhao, Jing Luo, Long Zhang and Xueliang Sun, Recent Development of Lithium Argyrodite Solid-State Electrolytes for Solid-State Batteries: Synthesis, Structure, Stability and Dynamics, Nano Energy, (2020)DOI：10.1016/j.nanoen.2021.105858https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105858
3. Angew：WO3納米棒陣列用于高效的甲烷光電化學轉化制乙二醇
甲烷（CH4）的光電化學（PEC）轉化已被廣泛用于生產增值化學品，但在實現C2+產物的高選擇性方面仍然是一個巨大的挑戰。近日，中科大熊宇杰教授，Ran Long報道了通過刻面調節來優化羥基自由基（·OH）在WO3上的反應活性，以實現高效的PEC CH4轉化制乙二醇。1）通過材料模擬和自由基捕獲實驗，研究人員揭示了·OH在WO3不同晶面上的反應活性，表面結合的·OH在{010}晶面上具有最高的反應活性。2）具有最高{010}面比的WO3表現出最高的PEC CH4轉化效率，具有0.47 μmol cm-2 h-1的乙二醇生成率。3）原位表征結果顯示，甲醇可被反應性·OH攻擊生成羥甲基自由基，是乙二醇生產的主要中間體。研究發現為設計具有高活性和選擇性的PEC CH4轉化催化劑提供了新的見解。
Jun Ma, et al, Efficient Photoelectrochemical Conversion of Methane into Ethylene Glycol by WO3 Nanobar Arrays, Angew. Chem. Int. Ed., 2021DOI: 10.1002/anie.202101701https://doi.org/10.1002/anie.202101701
4. Angew：多孔單晶整料中的高密度Lewis酸位點用于低溫下促進丙烷脫氫
丙烷非氧化脫氫制丙烯在輕烯烴化工中占有重要地位。然而，其低溫下的轉化率和選擇性一直是一個根本性挑戰。近日，中科院福建物構所謝奎研究員報道了多孔單晶Mo2N和MON整料的清晰表面上構建和設計高密度Lewis酸位點，以提高丙烷非氧化脫氫制丙烯的性能。1）在700°C的氨氣中，研究人員用晶格重構的方法從MoO3單晶中生長了2 cm尺度的多孔Mo2N和MON單晶。兩種多孔單晶具有相似的微觀結構，比表面積約為10 m2/g，孔徑約為25 nm。O與N的取代會產生原子尺度的缺陷，從而導致氮化物中有序晶格的亞穩態。在高溫下，有序晶格結構在晶化過程中會重構為穩定的狀態，導致多孔結構中產生納米尺度的氣孔。此外，從氧化鉬到氮化鉬的晶格收縮是孔隙率和孔結構形成的主要原因。2）研究發現，具有不飽和MoN1/6和Mo-N1/3配位結構的頂層Mo離子在表面形成高密度的Lewis酸位點，導致C-H鍵在丙烷非氧化脫氫過程中被有效激活而不會過度斷裂。實驗結果顯示，在500 °C下，多孔單晶Mo2N和MoN的丙烷轉化率約為11%，丙烯選擇性約為95%。
Guoming Lin, et al, High-density Lewis acid sites in porous single-crystalline monoliths to enhance propane dehydrogenation at reduced temperatures, Angew. Chem. Int. Ed.DOI: 10.1002/anie.202100244https://doi.org/10.1002/anie.202100244
5. Nano Letters：聚乙二醇的刷狀構象決定納米載體在低蛋白吸附狀態下的隱身效果
對于低蛋白親和力的納米載體，研究發現納米載體與細胞的相互作用主要受密度、分子量以及與納米載體表面結合的聚乙二醇(PEG)鏈的構象的影響。在此，德國馬克斯·普朗克聚合物研究所Katharina Landfester、Shuai Jiang等人采用“刷狀”結構而不是塌陷的“蘑菇狀”結構的密集排列的聚乙二醇鏈，實現了樹突狀細胞對卵清蛋白納米載體非特異性攝取的減少。1）通過調整PEG在納米載體上的構象，在一定程度上控制了抗調理蛋白的吸附。2）PEG的刷狀構象導致納米載體的隱形行為，抑制吞噬細胞的攝取，這是納米藥物在體內成功轉化以實現長時間血液循環和靶向遞送的前提。通過此項研究，可以清楚地將PEG的刷狀構象與納米載體被抑制的吞噬攝取聯系起來。這項研究表明，除了表面的化學性質外，聚合物的構象也控制著納米載體的細胞相互作用。
Mengyi Li, et al. Brush Conformation of Polyethylene Glycol Determines the Stealth Effect of Nanocarriers in the Low Protein Adsorption Regime. Nano Lett., 2021.DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c03756https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c03756
6. Angew：通過選擇性金屬和無氫胺化直接從烯烴獲得伯胺的方法
從容易獲得的前體直接和選擇性地合成伯胺是有吸引力的，但具有挑戰性。有鑒于此，南方科技大學的舒偉等研究人員，開發了通過選擇性金屬和無氫胺化直接從烯烴獲得伯胺的方法。1）研究人員報道了在室溫下通過無金屬區域選擇性氫胺化從烯烴中快速合成伯胺的方法。2）碳酸銨首次被用作氨的替代物，允許在溫和條件下將末端和內部烯烴有效轉化為直鏈、α-支鏈和α-叔伯胺。本文研究的方法提供了一個簡單和強大的方法，獲得一系列藥物化學和其他領域特別感興趣的先進，高度功能化的伯胺。
Wei Shu, et al. Direct Access to Primary Amines from Alkenes via Selective Metal‐Free Hydroamination. Angewandte Chemie, 2021.DOI：10.1002/anie.202016679https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202016679
7. EES綜述：一石二鳥：超越傳統儲能的多功能超級電容器
在過去的十年里，人們廣泛采用清潔和可持續的能源，以滿足日益劇增的能源需求，同時緩解溫室氣體排放和大氣污染。在眾多的能源技術中，電池、超級電容器等電化學儲能裝置在電動交通、便攜式電子、生物醫學等領域的應用引起了世界各國的廣泛關注。近年來，新型多功能超級電容器將儲能性能與承載等功能相結合，為下一代儲能技術提供了超越傳統儲能技術的“一石二鳥”儲能新策略。多功能超級電容器在縮小器件尺寸和體積、提高電荷存儲容量、最大限度降低材料和制造成本的同時為系統帶來額外功能的好處方面顯示出巨大的潛力。有鑒于此，為了闡明這一概念框架并更好地指導這一領域的未來研究，澳大利亞新南威爾士大學Zhaojun Han，Chun H. Wang對多功能超級電容器的最新進展進行了全面的綜述。1）作者全面綜述了在材料設計、器件制造和系統優化方面的多功能超級電容器最新研究進展，以實現其在機械、表面/界面、熱、電子、光探測和能量采集/轉換功能方面的高性能。這些多功能器件在開發下一代自供電和節能系統方面發揮著越來越重要的作用，其獨特的優勢是將儲能與其他功能結合在一個單一的集成器件中。值得注意的是，最近也有研究報道了具有磁性調諧和產氫等其他新功能的超級電容器，該領域的重要進展無疑將擴大超級電容器的應用。例如，磁控超級電容器的構建可以實現超級電容器的磁相變，這將在許多磁電系統（如多鐵性、磁電異質結構和磁離子）中發揮作用。此外，多功能超級電容器的發展也鼓勵研究人員研究新舊電極材料的充電機理及其優化的結構，以提高器件的性能。2）盡管多功能超級電容器的研究已經取得了一定進展，然而其存在的知識盲區和某些技術挑戰仍有待解決，以便更好的實現多功能超級電容器的實用化。作者最后總結了面臨的具體挑戰和應對這些挑戰的可能策略：i）器件完整性；ii）性能權衡；iii）對離子輸運的認識；iv）能量密度；v）電極設計；vi）電解質結構；vii）儲能轉換效率；viii）性能評估標準以及安全性。
Y. Zhou, et al, Two-Birds-One-Stone: Multifunctional Supercapacitors Beyond Traditional Energy Storage, Energy Environ. Sci.,2021https://doi.org/10.1039/D0EE03167D
8. EES：質子在Pt-Ni納米刺陣列電極上的選擇性吸附助力優異的析氫活性
傳統的酸性水電解大規模制氫往往需要使用貴金屬催化劑作為陽極，以抵抗電化學氧化，盡管堿性電解可以提供更好的陽極保護，然而氫離子成為少數物種，進而導致緩慢的析氫反應（HER）動力學。近日，清華大學深圳國際研究生院楊誠副研究員，上海交通大學鄔劍波特聘研究員報道了通過獨特的自限磁場驅動生長技術，設計了一種由Pt納米島共形修飾的Ni納米刺陣列（Ni NTAs）分級結構，將其作為優良的HER催化劑，在堿性電解槽中實現了陰極表面附近的局部“擬酸性”環境。1）優化后的催化劑在電流密度為200 mA cm?2時的過電位僅為71 mV，堿催化活性優于目前所報道的電流密度大于100 mA cm?2的其他Pt基催化劑。其突出的催化性能得益于催化劑獨特的幾何和電子結構，這有利于增強氫離子的吸附和從電極上快速釋放氣泡。2）理論研究結果表明，大面積NT結構可以增加針尖上的感應電場，從而增強針尖對氫離子的吸附（比光滑的NW表面高約8倍）。進一步優化這種NT結構的幾何特性，并結合不同的元素，可以得到適用于各種應用的更先進的催化電極。
電催化學術QQ群：740997841
A. Nairan, C. Liang, S. W. Chiang, Y. Wu, P. Zou, U. Khan, W. Liu, F. Kang, S. Guo, J. Wu and C. Yang, Proton Selective Adsorption on Pt-Ni Nano-thorn Array Electrodes for Superior Hydrogen Evolution Activity, Energy Environ. Sci., 2021https://doi.org/10.1039/D1EE00106J
9. ACS Nano：具有增強的還原氧化石墨烯的高性能多功能碳-碳化硅復合材料
開發具有低密度、高耐熱性和耐腐蝕性以及超高機械電磁干擾（EMI）屏蔽性能的材料對于航空航天和軍事工業等領域來說至關重要。基于此，有效地設計材料的成分和微觀結構具有重要意義，但要實現具有上述優點的材料仍然充滿極大的挑戰。近日，西北工業大學宋強，陜西科技大學馮雷副教授報道了通過在rGO泡沫中沉積一層碳強化層，然后通過前驅體浸漬熱解（PIP）方法交替填充熱解碳（PYC)和碳化硅(SiC)，成功制備了一種增強還原氧化石墨烯（SrGO）加強的多界面碳-碳化硅（C-SiC）n基復合材料（(SrGO/(C-SiC)n）。1）通過增加交替PIP序列（n=1、3和12）的數量，SrGO/(C-SiC)n復合材料的力學、電學和EMI屏蔽性能顯著提高。2）優化后的復合材料具有8.52 S cm?1的優良導電性和70.2 dB的平均電磁干擾屏蔽效能（SE），覆蓋了整個X、Ku、K和Ka波段。出色的EMI SE得益于高電導率SrGO骨架的大量導電損耗和豐富的異質PYC/SiC界面的極化弛豫。3）由于均勻分布的異質界面能夠在加載時消耗很大的斷裂能，該復合材料具有低至1.60 g cm-3的低密度，并顯示出強壓縮性能（強度高達163.8 MPa）。此外，其還具有超高的熱結構穩定性（在Ar中高達2100 °C）和超強的耐腐蝕性（長期在酸和堿中浸泡后強度不會降低）。優異的綜合性能以及低成本和可擴展的生產簡便性，有望在不久的將來促進SrGO/(C-SiC)n復合材料的實際應用。
復合材料學術QQ群：519181225Xin He, et al, High-Performance Multifunctional Carbon?Silicon Carbide Composites with Strengthened Reduced Graphene Oxide, ACS Nano, 2021DOI：10.1021/acsnano.0c08924https://dx.doi.org/10.1021/acsnano.0c08924
10. ACS Energy Lett.: 共軛花菁鈍化層，降低鈣鈦礦型太陽能電池中的缺陷
為了進一步提高鈣鈦礦太陽能電池（PVSC）的性能，非常需要開發能夠同時鈍化鈣鈦礦的多個表面缺陷的電荷輸送分子。華中科技大學Zhong’an Li和西南大學Linna Zhu等人報道了一種基于共軛花菁染料設計具有良好空穴遷移率的鈍化分子的簡單策略。
1） 該研究揭示了在基態具有兩性離子共振結構特征的花菁可以有效地鈍化鉛/碘空位等深層缺陷，并消除中性碘缺陷的不利影響，從而有效降低電荷復合。2）花菁染料可以引起鈣鈦礦膜表面的能帶彎曲，有利于提取空穴。對于用染料處理的常規n-i-p 型PVSC，功率轉換效率（PCE）從19.78％提高到22.04％。該工作為用于設計鈣鈦礦的有效缺陷鈍化分子提供了一個新的分子平臺。
光電器件學術QQ群：474948391Yibin Li et al, Merocyanine with Hole-Transporting Ability and Efficient Defect Passivation Effect for Perovskite Solar Cells, ACS Energy Lett. 2021https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c00124https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.1c00124
11. ACS Energy Lett.：用于鋰-硫電池的雙功能界面激活的Li10GeP2S12電解質
Li10GeP2S12（LGPS）具有較高的離子導電性和與硫正極的相容性。然而，LGPS對Li負極和Li枝晶生長的不穩定性仍有待解決。近日，馬里蘭大學帕克分校王春生教授，Xiayin Yao報道了通過在LGPS/Li界面上依次還原Mg(TFSI)2-LiTFSI-DME（TFSI =雙(三氟甲磺酰基)酰亞胺；DME =二甲氧基乙烷）液體電解質中的鹽和溶劑，以在Li和LGPS之間形成親鋰-疏鋰梯度的界面層,成功解決了上述兩個挑戰。1）研究發現，Mg(TFSI)2-LiTFSI首先被還原，由于親鋰和疏鋰的差異，在鋰表面上形成了親鋰的富LixMg合金層，在LixMg頂部形成了疏鋰的LiF富集層。之后還原的DME溶劑在富LiF層和LGPS之間形成柔性有機聚合物。2）實驗結果顯示，通過對LiTFSi-Mg(TFSi)2-DME液體電解質的改性，使其臨界電流從裸露LGPS的0.6 mA cm?2（容量為0.6mAh cm?2）提高到1.3 mA cm?2（容量為1.3 mAh cm?2）。以Ni-Li2S-LiTiS2的質量計，在100 mA g?1（0.26 mA cm?2）下，Li/LGPS/Ni-Li2S-LiTiS2全固態電池的可逆容量達到了699.7 mAh g?1（1.07 mAh cm?2），循環壽命超過120。Li負極與LGPS電解質之間固體電解質界面的合理設計為開發高性能全固態鋰電池提供了新的途徑。
電池學術QQ群：924176072
Hongli Wan, et al, Bifunctional Interphase-Enabled Li10GeP2S12 Electrolytes for Lithium?Sulfur Battery, ACS Energy Lett. 2021DOI: 10.1021/acsenergylett.0c02617https://dx.doi.org/10.1021/acsenergylett.0c02617
12. Small：負載L-精氨酸的介孔二氧化鈦多功能納米疫苗用于超聲觸發的協同腫瘤治療
為了獲得更好的抗腫瘤治療效果和抑制腫瘤轉移，中科院長春應化所林君研究員和廣州醫科大學侯智堯教授制備了一種負載L-精氨酸(LA)的黑色介孔二氧化鈦(BMT)多功能納米疫苗。1）在該系統中，LA可作為NO來源以用于進行氣體治療，而BMT可作為聲敏劑以進行聲動力治療。外源性的超聲(US)刺激可以在腫瘤部位同時觸發BMT和LA以分別產生單態氧(1O2)和NO氣體，并且由US激發BMT所產生的1O2可以促進LA氧化進而產生更多的NO。研究表明，癌細胞中高濃度的1O2和NO可在細胞內引發強的氧化應激水平和DNA雙鏈斷裂，最終誘導癌細胞凋亡。2）并且，US觸發的BMT@LA納米疫苗可結合免疫檢查點抑制劑PD-L1抗體(αPD-L1)以誘導產生強大的抗腫瘤免疫應答，從而有效殺死原發腫瘤并進一步抑制轉移性腫瘤的發生。綜上所述，基于BMT@LA的納米疫苗可以結合αPD-L1檢查點阻斷治療以實現聲動力/氣體/免疫協同治療，有效增強抗腫瘤治療效果。
生物醫藥學術QQ群：1033214008
Meifang Wang. et al. A Multifunctional Nanovaccine based on L-ArginineLoaded Black Mesoporous Titania: Ultrasound-Triggered Synergistic Cancer Sonodynamic Therapy/Gas Therapy/ Immunotherapy with Remarkably Enhanced Efficacy. Small. 2021DOI: 10.1002/smll.202005728https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202005728
