1. Chem. Soc. Rev.：用于光學治療的金屬有機骨架
天津大學吳水林教授和湖北大學劉想梅教授對用于光學治療的金屬有機骨架相關研究進行了綜述。
本文要點：
1）傳染病或惡性疾病如癌癥等都嚴重威脅著人類的健康。常用的抗菌素療法往往不能在短時間內有效治療這些疾病，而長期的全身治療還會產生耐藥性和免疫系統損傷等不良反應。光學治療是一種新興的、無抗生素治療策略。光學治療試劑可在光照射下產生細胞毒性活性氧(ROS)或誘導溫度升高以導致靶細胞死亡。這兩種殺傷策略分別稱為光動力治療(PDT)和光熱治療(PTT)。到目前為止，已有許多光響應試劑被開發出來。其中，金屬有機骨架(MOF)因其結構和化學成分易于調控和具有多種特定功能等優勢而成為最有發展前景的光響應材料之一。通過合理設計，MOFs可以具有光動力或光熱性能，也可以作為治療藥物的載體。因此，MOFs也為實現靶向聯合治療提供了可行性，有望進一步提高光學治療的效率。
2）作者在文中首先介紹了光學治療的原理，并全面綜述了MOFs在PDT、PTT和協同治療等領域中的最新研究進展，旨在進一步推動其臨床轉化。
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Qiyao Zheng. et al. The recent progress on metal–organic frameworks for phototherapy. Chemical Society Reviews. 2021
DOI: 10.1039/d1cs00056j
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/cs/d1cs00056j#!divAbstract
2. Sci. Adv.: 碘還原，助力可重現和高性能鈣鈦礦太陽能電池和組件
眾所周知，基于鈣鈦礦的電子材料和設備（例如鈣鈦礦太陽能電池（PSC））的可復制性很差，這極大地阻礙了對其內在特性和實際應用的基本了解。北卡羅來納大學教堂山分校黃勁松等人報道了一種還原老化溶液中的I2的方法，提高PSC的性能和可重復性。
本文要點：
1）密封的前體粉末或溶液，碘化物鈣鈦礦前軀體也可被氧化成I2。在老化前軀體溶液中添加鹽酸芐基肼（BHC）作為還原劑可以有效地將有害的I2還原I-，同時大大減少薄膜中I3-誘導的電荷陷阱。
2) 在工作條件下，鈣鈦礦薄膜中的BHC殘留物進一步穩定了PSC?；贐HC刮涂的p-i-n結構PSC的穩定效率可達創紀錄的23.2％（美國國家可再生能源實驗室認證的22.62±0.40％），并且高效設備的重復性非常高。在35.8 cm2的微型模塊上還可以實現18.2％的穩定效率。
光電器件學術QQ群：474948391
Shangshang Chen et al. Iodine reduction for reproducible and high-performance perovskite solar cells and modules，Science Advance，2021
DOI: 10.1126/sciadv.abe8130
https://advances.sciencemag.org/content/advances/7/10/eabe8130.full.pdf
3. Nature Communications：孤立的銅錫原子界面用于調節電催化CO2轉化
電催化CO2還原反應（CO2RR）提供了一種可持續的途徑，可以將溫室氣體轉化為增值化學品和燃料，同時將間歇的可再生電力儲存起來。然而，控制CO2RR的選擇性是一直是一個重大挑戰，可以根據不同的反應途徑產生多達16種不同的氣體或液體產物，同時還存在熱力學上更有利的析氫（HER）副反應。
近日，澳大利亞新南威爾士大學趙川教授報道了一種Cu-Sn單原子表面合金，其中具有高表面密度（高達8%）的孤立的Sn位點被錨定在Cu基體上，用于高效的電催化CO2RR。
本文要點：
1）以Cu2+、Sn2+和NaBH4為原料，采用一步還原法制備了一系列平均粒徑為15 nm、表面結構不同的Cu-Sn納米顆粒。（Cu97Sn3和Cu99Sn1）獨特的幾何和電子結構使其具有與純Cu100和Cu70Sn30塊體合金不同的電催化CO2RR選擇性。
2）在堿性液流電池中，Cu97Sn3催化劑在30 mV的微小過電位下獲得了98%的CO法拉第效率，在340 mV的過電位下獲得了100 mA cm?2的高CO電流密度。
3）密度泛函理論（DFT）計算結果揭示了孤立的Cu-Sn合金配位幾何結構的關鍵作用，與純Cu（太強）或Cu70Sn30大塊合金（太弱）相比，其中間體（COOH*和CO*）的吸收性能最佳。
電催化學術QQ群：740997841
Ren, W., Tan, X., Qu, J. et al. Isolated copper–tin atomic interfaces tuning electrocatalytic CO2 conversion. Nat Commun 12, 1449 (2021)
DOI：10.1038/s41467-021-21750-y
https://doi.org/10.1038/s41467-021-21750-y
4. EES：鋅/硒轉換電池：一種與有機電解質和水電解質高度兼容的體系
鋅離子電池（ZIBs）是公認的一種高安全性、易組裝、環境友好型的水系電池。然而，ZIBs的工作電壓仍然不是很理想，此外，Zn負極枝晶生長和腐蝕，以及析氫副反應也會導致水系ZIBs失效。安全的有機電解質為ZIBs的應用提供了新的可行性，其在電壓高達3.8V的情況下可以實現在Zn負極上的可逆電沉積和高負極穩定性。然而，目前只有極少數正極材料可適應有機電解質。
近日，香港城市大學支春義教授報道了構建了一種轉換型Zn-Se電池，得益于Se和ZnSe之間高度可逆的轉化反應，它在有機電解質和水溶液電解質中都具有優異的性能。
本文要點：
1）為了削弱緩慢的界面電荷轉移和去溶劑化問題的影響，將Se限域在有序介孔碳（Se/CMK-3）復合材料中，并將其用作有機和水性體系的正極材料。
2）Zn-Se電池在有機體系中的容量為551 mAh gSe-1，在水體系中的容量為611 mAh gSe-1。詳細的表征結果顯示，Se和ZnSe之間存在明顯的可逆轉化。此外，所設計的Zn-Se電池在1 A g-1的兩個體系中均具有優異的倍率性能和容量保持率（在有機和水體系中分別在500次循環和1000次循環后具有82.8%和80.3%的容量保持率）。
3）兩種體系均具有極高的穩定放電平臺和低電壓極化，對整體放電容量做出了顯著貢獻。此外，這種Zn電池還具有破紀錄的能量密度，水體系高達751 Wh KgSe-1（375 Wh KgSe/CMK-3-1），有機體系高達581 Wh KgSe-1（290 Wh KgSe/CMK-3-1）。
這項工作對設計具有高能量密度和穩定輸出電壓的高性能有機/水系ZIBs具有重要的指導意義。
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Z. Chen, F. Mo, T. Wang, Q. Yang, Z. Huang, D. Wang, G. Liang, Q. Li, A. Chen, Y. Guo, X. Li, J. Fan and C. Zhi, Zinc/Selenium Conversion Battery: A System Highly Compatible to both Organic and Aqueous Electrolytes, Energy Environ. Sci., 2021
DOI: 10.1039/D0EE02999H
https://doi.org/10.1039/D0EE02999H
5. Nano Letters：石墨嵌入的磷酸鐵鋰用于大功率-能量正極
磷酸鐵鋰（LiFePO4，LFP）是一種低成本應用廣泛的鋰離子電池正極材料，但其較低的離子電導率和電子電導率嚴重限制了其倍率性能。近日，美國加州大學洛杉磯分校盧云峰教授，Runwei Mo，Li Shen報道了成功合成了在石墨基質中生長LFP納米顆粒的LFP/石墨復合材料。
本文要點：
1）研究人員首先使用熔融鹽法將FeCl3插入天然石墨中，然后在含有鋰和磷酸鹽部分的乙二醇中進行溶劑熱反應，從而在石墨層內形成LFP顆粒。進一步的高溫退火會形成嵌入在微米級石墨顆粒中的納米LFP顆粒。
2）納米LFP的形成最小化了顆粒內的離子擴散長度，將LFP納米顆粒嵌入到連續的石墨片中使其界面電阻最小化，其形成過程中形成的多孔結構可以有效傳輸電解質。與傳統的碳黑顆粒和LFP顆粒隨機分布的LFP正極相比，這種LFP/石墨復合材料正極可以不使用導電劑（碳黑顆粒）。此外，復合材料中的石墨基體的多孔、高導電性和機械堅固性，使電極具有出色的循環性能和高倍率性能。
3）實驗結果顯示，這種高質量負載電極具有高可逆容量(0.2 C下160 mAh g?1)、超高倍率容量（60 C下107 mAh g?1）和優異的循環性能（2000次循環可逆容量保持率超過95%），為低成本、長壽命和大功率電池提供了一種新的策略。同時，基于LFP/石墨復合材料制備的正極在60 C下的體積能量密度高達427W h L?1，在電動汽車和其他應用領域具有極高的應用價值。
電池學術QQ群：924176072
Fan Li, et al, Graphite-Embedded Lithium Iron Phosphate for High-Power?Energy Cathodes, Nano Lett., 2021
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c00037
https://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c00037
6. Nano Letters：通過電荷極化金屬對位點來改善選擇性CO2光還原制C2產品
選擇性地將CO2光還原為高能量密度的C2產品仍是一項具有挑戰性的工作。近日，中科大孫永福教授報道了設計的電荷極化金屬對位點通過操控還原中間體上的非對稱電荷分布來觸發C-C耦合。
本文要點：
1）以合成的部分還原Co3O4納米薄片為例，采用理論計算揭示了表面Co位點上的非對稱電荷分布。準原位X射線光電子能譜和吉布斯自由能計算結果顯示，形成的電荷極化Co對位點不僅可以給CO2分子提供電子，而且通過將能壘從0.680 eV降低到0.240 eV，加速了不對稱COOH*中間體的耦合。此外，富電子的Co位點加強了它們與HOOC?CH2O*中間體的O的相互作用，有利于C?O鍵的斷裂，從而促進了限速CH3COOH的脫附過程。
2）實驗結果顯示，在模擬空氣中，部分還原的Co3O4納米片對CH3COOH的選擇性達到92.5%，而CO2到CH3COOH的轉化率為2.75%，明顯高于在純CO2中的轉化率。
Shan Zhu, et al, Selective CO2 Photoreduction into C2 Product Enabled by Charge-Polarized Metal Pair Sites, Nano Lett., 2021
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c00383
https://dx.doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c00383
7. Nano Letters：血小板膜包覆的納米顆?？蓪⒀芷屏褎┡c抗血管生成藥物聯合以損傷腫瘤血管
與傳統化療藥物相比，血管破裂劑(VDAs)具有可以快速阻斷營養物質供應和餓死腫瘤等優點。然而雖然VDAs在某些情況下是有效的，但這種治療往往會在后期會引發血管生成，從而導致腫瘤復發和治療失敗。此外，VDAs的非特異性腫瘤靶向性和相當大的副作用也嚴重阻礙了其臨床應用。國家納米科學中心聶廣軍研究員、李素萍研究員和吉林大學魏景艷教授利用包覆有血小板膜的介孔二氧化硅納米顆粒(MSNs)將VDA與抗血管生成藥物(AAD)相結合，以實二者在腫瘤中的靶向聚集。
本文要點：
1）在動物模型中，該納米顆?？赏ㄟ^血小板膜表面對受損血管部位的靶向粘附作用以聚集到腫瘤組織中，進而導致血管破裂并有效地抗血管生成。
2）這一研究結果表明，將VDA和AAD結合在單一納米平臺中有望實現腫瘤根除。
生物醫藥學術QQ群：1033214008
Bozhao Li. et al. Platelet-Membrane-Coated Nanoparticles Enable Vascular Disrupting Agent Combining Anti-Angiogenic Drug for Improved Tumor Vessel Impairment. Nano Letters. 2021
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c00168
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c00168
8. Angew：單分子立體電子效應的原子級精確調控
單分子結中的電荷傳輸對分子的內部電子結構及微觀環境非常敏感。近日，中科院物理所Sheng Meng，北京大學Xuefeng Guo等證明了在單分子結中可以實現精確的立體電子效應調控。
本文要點：
1）作者觀察到原型三聯苯分子的兩個不同的電導狀態，分別對應于每個末端外苯環的雙穩性。
2）然后，作者通過在三聯苯的中心環原子精確地進行側官能化引入偶氮苯單元，通過電或光刺激可實現其在反式和順式之間可逆異構化。
3）實驗和理論均表明，偶氮苯側基可通過單分子立體電子效應微妙地調節主鏈中的電荷傳輸。作者發現，中心和外部苯環之間的二面角以及相應的旋轉勢壘受異構化的控制，而遠離偶氮苯的苯環的行為幾乎不受影響。
該工作報道的精確立體電子效應調控為精確設計多配置單分子存儲器，開關和傳感器提供了一條新途徑。
Linan Meng, et al. Atomically Precise Engineering of Single‐Molecule Stereoelectronic Effect. Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI: 10.1002/anie.202100168
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202100168
9. Angew：羥基反應的自動定量用于預測糖基化反應
糖基化反應的立體選擇性和產率是最重要的，但不可預測。有鑒于此，中國臺灣中央研究院化學研究所的Cheng-Chung Wang等研究人員，提出羥基反應的自動定量用于預測糖基化反應。
本文要點：
1）研究人員建立了一個受體親核常數（Aka）數據庫，定量研究了空間效應、電子效應和結構效應對糖基化過程中羥基親核性的影響，為實驗和計算機算法建立了聯系。
2）可以用Aka來定義各種碳水化合物分子上的羥基之間的細微反應性差異，同時Aka可以通過一個簡單方便的自動化系統很容易獲得，以確保高重復性和準確性。
3）通過設計的軟件程序“glycomputer”組織和處理具有明確反應性和啟動子的不同范圍的糖基化供體和受體，用于預測糖基化反應，而不涉及復雜的計算處理。
4）通過隨機森林算法進一步驗證了Aka的重要性，并通過合成Lewis A骨架驗證了Aka的適用性，表明該算法能夠準確地估計出Aka的立體選擇性和產量。
Chun-Wei Chang, et al. Automated Quantification of Hydroxyl Reactivities: Prediction of Glycosylation Reactions. Angewandte Chemie, 2021.
DOI：10.1002/anie.202013909
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202013909
10. AFM: 多功能無鉑電催化劑實現的高效水分解系統
當前，研究人員致力于開發用于收集氫燃料的水分解系統（WSS），但是當前可用的WSS非常復雜且成本較高，這主要是由于貴重的鉑及其他電催化劑的使用。
有鑒于此，華南師范大學李偉善教授、美國馬里蘭大學王春生教授和新加坡國立大學Zhenghui Pan等人，報道了一種新型WSS，包括太陽能電池板發電、可充電鋅空氣電池(ZABs)的電能存儲和電解器中的水分解，這是通過在碳布上點綴混合鈷納米顆粒/摻N碳（Co–NC@CC）作為多功能無鉑電催化劑實現的。
本文要點：
1）提出了一條簡單的兩步路線來合成用于WSS的新穎的無Pt多功能電催化劑，包括在碳布纖維（Co-MOF@CC）上2D微米尺寸的Co基金屬有機骨架的前體生長和隨后的碳化過程，以獲得錨定在N摻雜碳微陣列中的Co納米顆粒（Co–NC@CC）。
2）結果表明，Co-NC@CC電極具有良好的三功能電催化活性，氧還原反應的起始電位為0.94 V，析氧反應和析氫反應在電流密度為10 mA cm?2時的過電位分別為240 mV和73 mV。
3）對于概念驗證應用，由高性能Co-NC@CC空氣陰極組裝而成的可充電ZAB具有1.63 V的高開路電勢和1051 Wh kg-1Zn的卓越能量密度。此外，由Co-NC@CC電極構成的整體水分解電解槽在1.57 V的低電池電壓下可提供10 mA cm-2的電流密度。
總之，這種以太陽能為動力的WSS可以晝夜收集氫，顯示了在可持續可再生能源方面的應用潛力。
電催化學術QQ群：740997841
Yaotang Zhong et al. Efficient Water Splitting System Enabled by Multifunctional Platinum‐Free Electrocatalysts. Advanced Functional Materials, 2021.
DOI: 10.1002/adfm.202009853
https://doi.org/10.1002/adfm.202009853
11. AFM綜述：新興的雙離子電池：基本原理和最新進展
雙離子電池（DIBs）是一種基于在充放電過程中將陽離子和陰離子分別儲存在負極和正極中工作機制的電池，具有工作電壓高、材料利用率高、成本低、安全性好等優點，在高效儲能方面比鋰離子電池（LIBs）更受關注。盡管已經取得了一些進展，但是DIBS的實際應用仍然受到一些負面問題的阻礙，如容量有限和循環穩定性差，使得人們致力于開發具有高度可逆容量的合適電極材料，以及相應的具有高氧化穩定性和足夠的活性離子反應動力學的電解質。
近日，中科院深圳先進技術研究院唐永炳研究員綜述了DIBs所涉及的電極(陰極和陽極)材料和電解質的最新研究進展。
本文要點：
1）在典型的DIB體系中，正極材料在充放電過程中的陰離子脫/嵌過程是由電容和相對較高的電壓引起。正極材料的結構和性質對陰離子的脫/嵌過程起著重要的作用。作者總結了用于DIBs的正極材料（碳材料、有機材料和其他材料）的研究進展。
2）同正極材料一樣，負極材料也是通過存儲/釋放特定類型的陽離子（Li+，Na+，K+，NH4+，等）在電化學過程中，基于搖椅電池的相同工作機制。因此，原則上，任何能夠可逆地存儲陽離子的主體材料都有可能被用作DIBs中的負極材料?？紤]到陽離子與主體材料之間的反應機理不同，作者將用于DIBs負極材料將分別分為金屬型，合金型，插層型，轉化型和吸附型，并分別總結了其研究進展。
3）電解質是DIBs中必不可少的組成。通常，對于特定的DIBs，增加電解質濃度可以促進活性離子在電極材料之間的嵌入/脫嵌，從而導致比容量的增加和能量密度的增加?；旧希娊赓|應該是離子導體，而電子絕緣體應該具有高離子傳導率，高化學/熱穩定性，寬的電化學窗口，對其他組分的優異化學惰性以及良好的安全性等特征。作者總結了用于DIBs的三種類型的液體電解質（有機，離子液體和水系電解質）和凝膠聚合物電解質，并概述了應對DIB的高工作電位的策略。
4）作者最后對未來DIBs的研究提出了個人見解。首先，應大力開發具有高容量和結構穩定性的電極材料；其次，選擇合適的電解質作為DIBs中的活性物種；第三，研究與開發多價陽離子雙鍵化合物；第四，開發可應對快速發展的可穿戴電子產品需要靈活的高性能儲能技術；最后，規范器件性能的評估方法。
電池學術QQ群：924176072
Luojiang Zhang, et al, A Review of Emerging Dual-Ion Batteries: Fundamentals and Recent Advances, Adv. Funct. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adfm.202010958
https://doi.org/10.1002/adfm.202010958
12. Small Structures: 高活性非晶催化劑在電催化水分解領域的研究進展
電化學水分解被認為是最有效的制氫技術。實際上，已經開發了許多出色的電催化劑，工藝甚至大規模的演示。尤其是，一些無定形催化劑因其無序的結構，大量均勻分布的活性位點（具有較高的單位活性和更好的穩定性）而勝過單晶催化劑，從而因其出色的性能而聞名。有鑒于此，陜西師范大學劉生忠教授等人，綜述了電催化水分解的非晶態催化劑的研究進展，包括析氫反應(HER)和析氧反應(OER)
本文要點：
1）重點介紹了非晶催化劑在電解水中的廣泛應用，以及非晶催化劑表現出優異催化性能的原因。此外，還對電解水的機理和催化性能的評價標準進行了詳細的分析。最后，展望了非晶催化劑的廣闊發展前景。
2）由于電催化沒有標準化的標準，統一的試驗條件是必不可少的。催化劑的負載、電極和電解質的制備方法都會影響性能的公平評價。一旦這些方面存在差異，我們就很難對各種催化劑的過電位、Tafel斜率、質量活性、法拉第效率等相關參數進行適當的比較和判斷。
3）由于無定形催化劑具有優異的催化活性和穩定性，研究人員非常熱衷于將這些材料擴展到其他領域，例如金屬空氣電池，燃料電池，超級電容器以及CO2電還原。需要強調的是二氧化碳光催化還原，這是一個模擬自然光合作用的過程，該過程由在CO2RR陰極和OER陽極發生的兩個半反應組成，可以將二氧化碳轉化為具有經濟價值的化學物質。性能優于商業催化劑的OER催化劑可以有效地將CO2還原速度提高到接近太陽能轉化的水平，從而擴大了OER催化劑的規模化和應用范圍。
電催化學術QQ群：740997841
Yiyue Zhai et al. High Density and Unit Activity Integrated in Amorphous Catalysts for Electrochemical Water Splitting. Small Structures, 2021.
DOI: 10.1002/sstr.202000096
https://doi.org/10.1002/sstr.202000096
