1. Angew：在高濕度下熱滴涂法制備高性能鈣鈦礦電池
熱滴涂法常常被用于制造用于太陽能電池的MAPbI3薄膜。熱滴涂法制備的MAPbI3薄膜中的晶體生長是通過調節溫度來調節的。國家納米科學技術中心丁黎明等人通過將原位晶體生長研究與XRD測量相結合，提出了形成不同形態的機制。
1）研究發現，低溫（60°C）和高溫（≥120°C）制成的薄膜中的晶體分別是（110）和（200）取向的。不同的晶體生長模式導致完全不同的膜形態。與旋涂相比，熱滴涂法顯示出更好的耐濕性。在88％的濕度下制造的MAPbI3太陽能電池的PCE為18.17％，穩定效率輸出為18.09%，這是在濕度大于70％的情況下沒有反溶劑輔助的鈣鈦礦型太陽能電池的最高效率。Ding, L. et al. Drop‐casting enables making efficient perovskite solar cells under high humidity. Angew. Chem. Int. Ed.. 2021.https://doi.org/10.1002/anie.202101868
2. Angew.: Au-TiO2強金屬-載體相互作用的結構敏感性
強金屬-載體相互作用（SMSI）是非均相催化中的重要概念，然而其發生機制尚不明確，金屬和氧化物結構對SMSI的影響機制也有待進一步研究。有鑒于此，中國科學技術大學黃偉新教授等人，證明了Au/TiO2催化劑的Au/TiO2 SMSI敏感地取決于Au納米顆粒（NP）的尺寸和TiO2晶面。1）系統研究了具有不同TiO2晶面和Au納米顆粒尺寸的Au/TiO2催化劑中Au-TiO2相互作用，揭示了Au-TiO2金屬載體強相互作用的結構敏感性。約5 nm的Au NPs比約2 nm的Au NPs更容易發生Au - TiO2 SMSI，而TiO2 {001}和{100}晶面比TiO2 {101}晶面更容易實現Au - TiO2 SMSI。2）最終在Au NPs上封裝的TiO2-x疊層顯示平均氧化態在+3到+4之間，并且TiO2-x到Au的電荷轉移，結合理論計算，這決定了Ti:O的比例為6:11。3）TiO2-x覆蓋層和TiO2-x-Au界面都比起始的Au-TiO2界面顯示出更容易的晶格氧活化和更高的固有活性，以催化低溫CO氧化。可以利用SMSI的結構敏感性調控Au/TiO2催化CO 氧化反應性能。總之，該工作提高了對SMSI的基本理解，并證明了金屬NP尺寸和氧化物晶面的工程設計是調整SMSI進行有效催化的有效策略。Yunshang Zhang et al. Structure–Sensitivity of Au–TiO2 Strong Metal–Support Interaction. Angew., 2021.DOI: 10.1002/ange.202101928https://doi.org/10.1002/ange.202101928
3. Angew: 負載Pd2雙原子位點催化劑用于高效電化學二氧化碳還原
雙原子位點催化劑(DACs)在保持單原子位點催化劑(SACs) 100%的原子利用率和優異的選擇性等優點的同時，由于相鄰金屬原子之間的協同效應可以提高其催化活性，從而成為多相催化領域的新前沿。有鑒于此，清華大學王定勝教授、中國石油大學(華東)重質油國家重點實驗室劉堅教授和中國科學院青島生物能源與過程研究所劉立成研究員等人，合成了負載型Pd2 DAC，并首次用于電化學CO2還原反應（CO2RR）。1）通過陰離子置換沉積沉淀（ARDP）法合成了一種新型的負載型Pd2 DAC，并首次應用于CO2RR。Pd2 DAC表現出優異的CO2RR催化性能，在0.85 V vs. RHE條件下，具有98.2％的FE CO，遠超過Pd1 SAC的水平，并且具有長期穩定性。2）像差校正高角度環形暗場掃描透射電子顯微鏡（AC-HAADF-STEM），X射線光電子能譜（XPS）和X射線吸收精細結構（XAFS）結果表明，Pd1 SAC和Pd2 DAC中的Pd種類具有PdN2O2的配位結構，這與它們的確定的前體結構是一致的。3）密度泛函理論（DFT）計算表明，Pd2 DAC對CO2RR具有優越活性的內在原因是二聚體Pd位點上Pd原子之間的電子轉移。因此，Pd2 DAC具有適度的CO*吸附強度，這有利于CO2RR中的CO產生。Ningqiang Zhang et al. Supported Pd2 Dual‐atom Site Catalyst for Efficient Electrochemical CO2 Reduction. Angew., 2021.DOI: 10.1002/anie.202101559https://doi.org/10.1002/anie.202101559
4. Angew：結合蛋白的分子光熱試劑用于腫瘤消融
光熱治療通常需要較高的功率密度以激活光熱試劑從而實現有效的治療，但這往往不可避免地會對正常組織造成損傷和引發腫瘤部位的炎癥。山東師范大學唐波教授、李娜教授和潘偉教授設計了一種蛋白結合策略，從而構建了一種可用于腫瘤光熱消融的分子光熱試劑。1）該光熱試劑能與胞內蛋白質上的巰基進而共價結合，而它所產生的熱量能直接破壞細胞內的生物活性蛋白，進而有效減少熱量損失和分子外滲。2）在0.2 W/cm2的低功率密度下，該光熱試劑產生的溫度就足以誘導細胞凋亡。體內外實驗結果表明，這一蛋白結合策略可以有效地提高光熱治療的效果。
Mingwan Shi. et al. A Protein-Binding Molecular Photothermal Agent for Tumor Ablation. Angewandte Chemie International Edition. 2021DOI: 10.1002/anie.202101009https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202101009
5. Angew：新型高效率非富勒電子受體有機太陽能電池
雖然近些年間有機光伏得到了顯著發展，但是對于有機光伏電池而言，仍面臨著效率-穩定性-價格之間的平衡，有鑒于此，浙江大學李昌治等報道了兩種全非疇環電子受體，PTB4F、PTB4Cl。這兩種電子受體通過單個芳環分子作為原料，經過兩步反應合成得到，在價格合理的條件中實現了較高的電池效率。1）分子結構。發現在分子中引入二維鏈狀結構、鹵化端基結構有效的改善了固體材料的堆疊、取向，因此提高了激子壽命，在異質結混合物中的電荷傳輸速率提高。2）性能。當將PTB4Cl、PBDB-TF混合，構建的單節有機光伏電池器件的能量轉換效率達到12.76 %，該性能在已經見諸報道的非稠環電子受體材料中是效率最高的。Tian-Jiao Wen, et al, Simple Non‐Fused Electron Acceptors Leading to Efficient Organic Photovoltaics, Angew. Chem. Int. Ed. 2021DOI: 10.1002/anie.202101867https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202101867
6. AM：銅(I)-1,2,4-三唑配位聚合物納米片用于選擇性基因沉默和光動力治療
基因沉默是一種有效的癌癥治療策略，它能夠對參與腫瘤發展的基因進行抑制。然而，基因沉默也會受到其有效性和安全性等問題的限制。納米配位聚合物(CPs)是一種很有發展前景的基因大廈載體，但它們的響應性和潛在的治療特性卻很少被同時研究。中山大學戴宗副教授、張杰鵬教授和香港城市大學張華教授采用自底向上的方法合成了多功能Cu(I)-1,2,4-三唑CP超薄二維納米片，其厚度為4.5±0.8 nm。1）這些CP納米片既可以作為基因治療的DNAzyme納米載體，也可以作為耐乏氧的I型光動力治療(PDT)的光敏劑。由于CP納米片對谷胱甘肽(GSH)具有響應性,因此負載DNAzyme的CP納米片表現出了優秀的對癌細胞的早期生長反應因子-1(EGR-1)進行基因沉默的能力,能夠抑制MCF-7(人類乳腺癌細胞)的84%信使RNA,而對MCF-10(正常的人類乳腺上皮細胞)只有6%的抑制效果。2）將CP納米片尾靜脈注射至MCF-7荷瘤小鼠體內后，在光照射下，負載Ce6修飾的DNAzyme的CP納米片具有較高的抗腫瘤效果(88.0%的腫瘤消退)，從而證明了該CP納米片是一個有效的治療平臺，可選擇性實現基因沉默和腫瘤PDT。Si-Yang Liu. et al. Ultrathin 2D Copper(I) 1,2,4-Triazolate Coordination Polymer Nanosheets for Efficient and Selective Gene Silencing and Photodynamic Therapy. Advanced Materials. 2021DOI: 10.1002/adma.202100849https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202100849
7. AM綜述：從實驗室研究到商業化的柔性鋅離子電池
隨著水系鋅離子電池（ZIBs）的發展，柔性鋅離子電池被認為是為可穿戴電子設備供電的潛在候選材料。具有固體聚合物電解質的ZIBs不僅可以保持額外的承載性能，還可以通過防止枝晶形成和抑制正極溶解來增強電化學性能。然而，關于ZIBs聚合物電解質的研究仍不成熟。有鑒于此，倫敦大學Ivan P. Parkin和何冠杰等人綜述了近年來柔性ZIBs用高分子電解質的研究進展，特別是水凝膠電解質的合成和表征，旨在提供從實驗室研究到商業化的見解。1）作者指出，作為柔性電池，目前所開發的聚合物電解質大多只注重電化學性能，而很少考慮其力學行為和與電極材料的相互作用。因此，討論了柔性ZIBs柔性與強度相結合以及與電極相結合的策略。2）此外，還提出了一種新的分級標準作為衡量機械性能和電化學性能商業化可行性的指標。最后討論了柔性ZIBs的應用場景，提出了未來的研究方向和優化策略。Haobo Dong et al. Insights on Flexible Zinc-Ion Batteries from Lab Research to Commercialization. Adv. Mater. 2021, 2007548.DOI: 10.1002/adma.202007548.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202007548
8. AM：缺陷型鈦基MOFs用于增強聲動力癌癥治療
開發高效、多功能、生物相容性好的聲敏劑仍然是聲動力治療(SDT)研究的重點。中科院長春應化所林君研究員和程子泳研究員構建了一種具有顯著聲敏效果、富含缺陷位點的鈦基金屬有機骨架(MOF) D-MOF(Ti)，并將其用于增強SDT。1）與常用的聲敏劑TiO2相比，由于D-MOF(Ti)的能帶隙更窄，因此其在超聲(US)刺激下具有更高的活性氧(ROS)產率。同時，由于D-MOF(Ti)中存在Ti3+，因此D-MOF(Ti)也表具有高水平的類芬頓反應活性，可以進行化學動力學療。并且研究發現，US刺激也會同時增強類芬頓反應，進而實現顯著的腫瘤協同治療效果。2）與此同時，D-MOF(Ti)在完成治療后可降解代謝出體外，且不會造成脫靶毒性。綜上所述，這項工作開發了一種新型的多功能聲敏劑，在實現聲動力-化學動力學癌癥協同治療方面具有巨大的應用潛力。Shuang Liang. et al. Conferring Ti-Based MOFs with Defects for Enhanced Sonodynamic Cancer Therapy.DOI: 10.1002/adma.202100333https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202100333
9. AEM: Pd納米片上的金團簇選擇性切換乙醇電氧化的途徑：非晶/晶體界面
開發高活性、高穩定性的乙醇電氧化催化劑對直接乙醇燃料電池的商業化至關重要。然而，由于其C1選擇性較低，催化劑對乙醇完全氧化的電催化效率還遠遠不能令人滿意。有鑒于此，北京大學郭少軍教授和香港理工大學黃勃龍教授等人，設計了一種新型2D Pd-Au非均相催化劑，通過相工程和界面工程來提高C1選擇性，實現乙醇的高效氧化。1）結果表明，由于存在大量的非晶態/晶相，在低電勢下，Pd-Au雜催化劑上C1途徑的選擇性可提高至33.2％，是商業Pd /C（3.2％）的10.4倍。2）經過2000次電位循環的加速降解試驗，Pd-Au HNS的初始質量活性可保留89.1%，遠高于Pd NS(39.3%)、商業Pd/C(34.4%)和Pt/C(11.4%)。CO溶出和原位傅里葉變換紅外實驗表明，與純Pd納米片相比，具有無定形Pd疇域和晶體Au簇界面的復雜設計的二維Pd-Au雜化催化劑具有更好的抗毒性能和更強的C-C鍵裂解能力。3）密度泛函理論計算進一步證明，Au團簇的引入可切換無定形Pd作為電子泵的電活性來完成乙醇的完全氧化，從而大大提高了C1途徑的選擇性，而典型的C2途徑卻被完全阻斷。Fan Lv et al. Au Clusters on Pd Nanosheets Selectively Switch the Pathway of Ethanol Electrooxidation: Amorphous/Crystalline Interface Matters. Advanced Energy Materials, 2021.DOI: 10.1002/aenm.202100187https://doi.org/10.1002/aenm.202100187
10. AEM：用于高倍率和穩定鋅金屬電池的超快鋅離子導體界面
可充電水系鋅離子電池（AZIB）因其獨特的鋅負極電化學反應機理而成為最有競爭力的一種電池。鋅負極的腐蝕、鈍化和枝晶生長以及正極的溶解阻礙了AZIB的復興。有鑒于此，北京航空航天大學李彬等人通過構造通用的鋅基蒙脫土（MMT）中間層，實現了穩定的可充電AZIB。1）鋅基MMT涂覆鋅箔（MMT-Zn）旨在實現較高的Zn2+遷移數（t+≈0.82）和快速的Zn2+遷移以減輕腐蝕和鈍化并抑制鋅枝晶。結果表明，MMT-Zn對稱電池可以在1 mA cm-2/0.25 mAh cm-2條件下以小的過電勢（50 mV）實現穩定（>1000次循環）的無枝晶電鍍/剝離。2）將MMT中間層施加到MnO2正極上可以抑制放電產物溶解和擴散到電解質中，從而保持容量的穩定性。因此，MMT‐Zn||MMT‐MnO2具有超長的循環壽命和超高的容量(在2 C下循環1100次的容量為191.5 mAh g?1)。以上結果表明，鋅基蒙脫土中間層有望改善金屬負極和可溶性正極的電化學性能。Huibo Yan et al. Ultrafast Zinc–Ion–Conductor Interface toward High-Rate and Stable Zinc Metal Batteries. Adv. Energy Mater. 2021, 2100186.DOI: 10.1002/aenm.202100186.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.202100186
11. Nano Energy: 通過等離子體處理提高NiMoO4電催化劑的析氫活性
氫具有很高的燃燒值（1.4×108 J/kg），本質上是綠色的，因此，氫已被廣泛視為傳統化石燃料的下一代能源替代品，而傳統的化石燃料已引起與CO2排放迅速增加相關的嚴重環境問題，包括全球變暖、海平面上升和物種滅絕等。因此，開發高效、低成本的制氫催化劑具有重要意義。有鑒于此，澳大利亞新南威爾士大學戴黎明教授和華中科技大學薛堪豪副教授、Yifan Tian、Chundong Wang等人，在泡沫鎳上制備了一種新型NiMoO4催化劑，然后進行NH3-等離子體處理以引入NH2官能團，然后在HER過程中將其轉化為–NH3基團，從而在堿性溶液中具有出色的HER活性，接近理論極限。1）用氨等離子體對泡沫鎳上的NiMoO4進行了處理（表示為NHx-NiMoO4）。考慮到前驅體NiMoO4的獨特空心結構，可以預料，捕獲在NiMoO4內的等離子體誘導的NHx基團可能移動到表面并自我重組，從而使Gibbs自由能最小化，從而加速了HER反應。2）等離子體處理和-NH3的形成過程，其中Mo位點上發生了Volmer步驟，通過將生成的氫離子轉移至-NH2物種而形成-NH3。結果表明，所合成的NHx-NiMoO4 HER催化劑具有極高的催化活性(η@10 mA cm-2 = 18 mV, Tafel斜率= 28.3 mV/decade)，有望用于海水裂解。總之，等離子體法可以推廣到其他許多重要的化學或電化學反應的新型催化劑的設計。Chundong Wang et al. Plasma-induced moieties impart super-efficient activity to hydrogen evolution electrocatalysts. Nano Energy, 2021.DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106030https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106030
12. Small Methods：無金屬酞菁空穴傳輸層制備高性能鈣鈦礦電池
n-i-p結構的鈣鈦礦太陽能電池具有很高的功率轉換效率，但缺點是存在熱穩定性不足和p型空穴傳輸材料成本高的問題。韓國化學技術研究所Tae‐Youl Yang和Jangwon Seo等人引入H2-酞菁（Pc）作為空穴傳輸材料，以確保其熱穩定性，同時對雜化鹵化物鈣鈦礦作為Lewis堿起到表面鈍化作用。1）Pc中的吡咯氮與鈣鈦礦表面上未配位的Pb2+離子發生反應。通過增強酞菁和鈣鈦礦之間的界面相互作用，與使用金屬酞菁配合物的設備相比，設備中的開路電壓會增加。在85度條件下，使用酞菁的器件可保持出色的長期熱穩定性，功率轉換效率也超過20％。Kim, S.‐W., Kim, G., Moon, C. S., Yang, T.‐Y., Seo, J., Metal‐Free Phthalocyanine as a Hole Transporting Material and a Surface Passivator for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells. Small Methods 2021, 2001248.https://doi.org/10.1002/smtd.202001248
