1. Nature Energy: 限域電解質(zhì)中從雙電層到法拉第電荷的連續(xù)轉(zhuǎn)變
電化學(xué)界面上的電容傳統(tǒng)上可以分為兩種不同的類型，一種是與電荷感應(yīng)相關(guān)的非法拉第雙電層電容，另一種是電荷轉(zhuǎn)移相關(guān)的法拉第贗電容。然而，在大多數(shù)能源技術(shù)中，電化學(xué)界面不是平面的而是多孔和層狀結(jié)構(gòu)，因而表現(xiàn)出不同程度的電解質(zhì)限域行為。近日，德國亥姆霍茲研究中心的Simon Fleischmann，法國保羅-撒巴蒂爾大學(xué)Patrice Simon和Yury Gogotsi，德國INM-Leibniz新材料研究所Volker Presser以及美國南加州大學(xué)Veronica Augustyn等對非理想電化學(xué)界面上的電容轉(zhuǎn)變行為進(jìn)行了詳細(xì)研究。
本文要點(diǎn)：
1）文章對目前對多孔和層狀材料中電化學(xué)電容和電荷儲存的相關(guān)機(jī)制進(jìn)行了分析討論。作者首次提出可以通過考慮雙層電容和法拉第夾層之間的連續(xù)性來調(diào)和關(guān)于電化學(xué)電容的不同觀點(diǎn)。與嚴(yán)格地定義每個存儲機(jī)制不同，作者假設(shè)可以通過增加電解質(zhì)離子和載體之間的電荷轉(zhuǎn)移來實(shí)現(xiàn)無縫過渡，這與離子解吸和限制的程度有關(guān)。
2）研究人員首先考慮了從二維平面上的電吸附到三維多孔碳電極上的電吸附。在這個轉(zhuǎn)變過程中，隨著電化學(xué)界面復(fù)雜度的增加，電極內(nèi)部孔隙尺寸不斷減小。研究人員們繪制了一個與多孔或?qū)訝畈牧掀叫械膱D，傳統(tǒng)上認(rèn)為這些材料與夾層離子能夠進(jìn)行完全的電荷轉(zhuǎn)移。在這些材料中，部分溶劑化或溶劑存在于層間空間可以減少插層離子與宿主的相互作用，從而導(dǎo)致類似于特定電吸附或插層偽電容的現(xiàn)象。
Simon Fleischmann et al, Continuous transition from double-layer to Faradaic charge storage in confined electrolytes, Nature Energy, 2022
DOI: 10.1038/s41560-022-00993-z
https://www.nature.com/articles/s41560-022-00993-z
2. Nat. Rev. Mater.：柔性可穿戴設(shè)備用于深層組織傳感
具有類似皮膚的機(jī)械特性的可穿戴設(shè)備能夠持續(xù)監(jiān)測人體。然而，迄今為止，可穿戴設(shè)備的設(shè)計(jì)主要集中在記錄來自皮膚的表面信號，這些信號只能揭示有限的健康和疾病信息。深層組織信號，例如電生理、代謝、循環(huán)、熱和機(jī)械信號，通常與疾病具有更強(qiáng)的相關(guān)性，可以預(yù)測癥狀的發(fā)作。近日，加州大學(xué)圣地亞哥分校Sheng Xu等對可以感知深層組織信號的柔性可穿戴設(shè)備的工程化進(jìn)行了總結(jié)。
本文要點(diǎn)：
1）作者重點(diǎn)介紹電氣、電磁、熱和機(jī)械傳感方法，研究傳感機(jī)制、設(shè)備設(shè)計(jì)、制造工藝和傳感性能。
2）作者還重點(diǎn)介紹了幾個可以無創(chuàng)檢測深層組織信號的示例，并研究了提高傳感深度以及空間和時間分辨率的可能性。
3）最后，作者討論了該領(lǐng)域的剩余挑戰(zhàn)，并強(qiáng)調(diào)了進(jìn)一步提高滲透深度和特異性、準(zhǔn)確性和系統(tǒng)級集成的策略。
Muyang Lin, et al. Soft wearable devices for deep-tissue sensing. Nat. Rev. Mater., 2022
DOI: 10.1038/s41578-022-00427-y
https://www.nature.com/articles/s41578-022-00427-y
3. Chem. Soc. Rev.：沸石納米片用于催化
具有明確結(jié)構(gòu)的微孔沸石作為多相催化劑已廣泛應(yīng)用于石油煉制、精細(xì)化工和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。然而，沸石結(jié)構(gòu)中單一的微孔通常會造成擴(kuò)散限制，這將極大地影響其催化性能。因此，縮短沸石的擴(kuò)散路徑，從而達(dá)到消除擴(kuò)散限制的目的是非常重要的。其中一種有效的方法是合成沸石納米片，這已成為過去幾十年的熱門話題。近日，浙江大學(xué)肖豐收，Qinming Wu等簡要討論了分子篩納米片的合成及其相關(guān)催化的最新進(jìn)展。
本文要點(diǎn)：
1）作者總結(jié)了合成沸石納米片的各種策略，包括分層、模板化結(jié)晶、添加劑輔助合成、種子定向合成和氣體膨脹合成。
2）此外，作者還概述了具有酸性和金屬位點(diǎn)的沸石納米片的催化反應(yīng)，包括甲醇轉(zhuǎn)化、裂解、異構(gòu)化、烷基化和?；?、氧化等。
該工作的總結(jié)對高效沸石催化劑的設(shè)計(jì)和制備具有重要意義。
Xiangyu Wang, et al. Zeolite nanosheets for catalysis. Chem. Soc. Rev., 2022
DOI: 10.1039/d1cs00651g
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/cs/d1cs00651g
4. Acc. Chem. Res.：刺激響應(yīng)結(jié)晶智能材料：從理性設(shè)計(jì)和制備到應(yīng)用
刺激響應(yīng)智能材料在機(jī)械應(yīng)力、熱、光、氣體、電和pH等外部刺激下可發(fā)生可逆的化學(xué)/物理變化，目前在傳感器、執(zhí)行器、光電器件、信息存儲、醫(yī)療應(yīng)用等領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。目前的智能材料主要集中在聚合物、碳材料、結(jié)晶液體和水凝膠，它們沒有/或低結(jié)構(gòu)有序（即響應(yīng)基團(tuán)在結(jié)構(gòu)中無序），不可避免地引入響應(yīng)速度相對較低、能量轉(zhuǎn)換效率低下、結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系不明確等缺點(diǎn)。因此，具有明確和規(guī)則分子陣列的晶體材料可以提供新的機(jī)會來創(chuàng)造具有改進(jìn)的刺激響應(yīng)性能的新型智能材料。近日，南開大學(xué)Zhenjie Zhang等總結(jié)了其課題組近期在刺激響應(yīng)結(jié)晶智能材料領(lǐng)域取得的研究進(jìn)展。
本文要點(diǎn)：
1）作者總結(jié)了新的刺激響應(yīng)晶體智能材料的合理設(shè)計(jì)和制備，包括分子晶體和框架材料，并深入研究它們的響應(yīng)機(jī)制和結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系。
2）制定化學(xué)/物理改性策略提高晶體材料的可加工性和機(jī)械性能，并建立用于實(shí)際應(yīng)用的宏觀智能系統(tǒng)。
總體而言，該工作總結(jié)了刺激響應(yīng)晶體智能材料的最新進(jìn)展，并指出了該領(lǐng)域現(xiàn)有的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展方向。
Dong Yan, et al. Stimuli-Responsive Crystalline Smart Materials: From Rational Design and Fabrication to Applications. Acc. Chem. Res., 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c00027
https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.accounts.2c00027
5. Angew：一種用于準(zhǔn)固體質(zhì)子離子電池的具有氮活性中心的高電位正極
盡管質(zhì)子離子電池由于其可靠性、安全性、無毒特性和低成本而受到了相當(dāng)大的關(guān)注，但由于缺乏合適的電解質(zhì)和正極來促進(jìn)高輸出電壓和穩(wěn)定的循環(huán)性能，它們的發(fā)展仍處于早期階段。
近日，湖南大學(xué)魯兵安教授報道了以氮為活性中心的2,5-dichloro-1,4-phenylene bis((ethylsulfonyl)amide)（HDC）可以提供大約1.0 V（vs. SHE）的相對高的工作電位，這是與其他正極相比報道的最高輸出電位。除了高工作潛力之外，HDC還具有其他幾個優(yōu)點(diǎn)，包括易于制造、高可調(diào)性以及在周圍環(huán)境和水中的高穩(wěn)定性。進(jìn)一步，研究人員首次提出了一種經(jīng)濟(jì)有效的用于PrIBs的準(zhǔn)固體電解質(zhì)（QSE）。
本文要點(diǎn)：
1）合成的QSE不僅表現(xiàn)出比傳統(tǒng)LES更寬的電位窗口（約0.6 V）和更強(qiáng)的機(jī)械性能，而且還防止了HDC的溶解以及傳統(tǒng)含質(zhì)子電解液所觀察到的腐蝕。
2）當(dāng)使用這種新穎的QSE時，HDC正極在2000次循環(huán)中仍保持穩(wěn)定，即使在紐扣型電池中也沒有容量衰減。最后，研究人員展示了一種無金屬、柔性、軟包裝的電池，具有優(yōu)異的循環(huán)性能。值得注意的是，即使軟包裝電池的一部分被切斷，它仍能正常工作。
Dongyang Shen, et al, High-Potential Cathodes with Nitrogen Active Centres for Quasi-Solid Proton-Ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202201972
https://doi.org/10.1002/anie.202201972
6. Angew：改善CsPbX3的溶液穩(wěn)定性
全無機(jī)鹵化物鈣鈦礦CsPbX3 (X=Cl, Br, I)通常在極性溶劑中面臨分解和降解的問題，因此發(fā)展原位鈍化鈣鈦礦量子點(diǎn)同時維持熒光效率和波長是個亟需解決的難題。有鑒于此，溫州大學(xué)潘躍曉、中科院長春應(yīng)化所林君等報道發(fā)展了一種簡單有效的原位晶化方法能夠顯著改善鈣鈦礦量子點(diǎn)的穩(wěn)定性，通過在含有水的極性溶劑通過4-溴丁酸（BBA）和油胺（OLA）的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)提高鈣鈦礦量子點(diǎn)在溶液中的穩(wěn)定性。
本文要點(diǎn)：
1）研究發(fā)現(xiàn)，BBA:OLA的分子摩爾比例與反應(yīng)溫度對于溶液相鈣鈦礦量子點(diǎn)的穩(wěn)定性至關(guān)重要。單分散狀態(tài)的10 nm CsPbBr3量子點(diǎn)在60 ℃溶液(甲苯:水=1:1)中展示了優(yōu)異的熒光量子產(chǎn)率（86.4 %），而且CsPbBr3量子點(diǎn)的熒光量子產(chǎn)率在放置96 h后仍保持79 %，相比而言沒有加入BBA時鈣鈦礦量子點(diǎn)快速的發(fā)生熒光淬滅。
2）本文研究為設(shè)計(jì)合成穩(wěn)定性較高的、能夠在極性溶劑中具有穩(wěn)定性的全無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)提供機(jī)會，展示了界面化學(xué)的前景和發(fā)展方向。
Yuexiao Pan, Hong Zhu, Chengdong Peng, Hongzhou Lian, Jun Lin, 4-Bromo-Butyric Acid-Assisted In Situ Passivation Strategy for Superstable All-Inorganic Halide Perovskite CsPbX3 Quantum Dots in Polar Media, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202116702
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202116702
7. Angew：Cu負(fù)載的Rh原子簇合物和單原子催化劑用于高效硝酸根電化學(xué)還原制氨
電化學(xué)硝酸鹽還原反應(yīng)（NITRR）為恢復(fù)全球氮循環(huán)的不平衡提供了一個很有前途的解決方案，同時實(shí)現(xiàn)了一條可持續(xù)和分散式制氨途徑。受團(tuán)簇和單原子催化的最新進(jìn)展的啟發(fā)，南開大學(xué)Jingshan Luo構(gòu)建了一系列Cu NWs負(fù)載的基于Rh團(tuán)簇和單原子的電極（Rh@Cu）。
本文要點(diǎn)：
1）研究人員首次用Cu2O NWs制作了電極，然后，通過電化學(xué)還原將Cu2O NWs還原為CuNWs。最后，通過Cu與Rh3+的電置換反應(yīng)，合成了均勻分布的包覆Cu納米顆粒的Rh團(tuán)簇和單原子（Rh@C）或Rh納米顆粒（NP Rh@Cu）。
2）研究人員研究了NITRR與Rh含量的關(guān)系，揭示了在0.2 V時合成NH3的162 mA cm-2創(chuàng)紀(jì)錄部分電流密度，F(xiàn)E為93%，而Rh負(fù)載量非常低（Rh@Cu-0.6%）。
3）15N標(biāo)記和核磁共振實(shí)驗(yàn)證實(shí)了硝酸鹽是產(chǎn)生氨的唯一氮源。電子順磁共振(EPR)光譜、原位紅外光譜、原位拉曼光譜、在線差示電化學(xué)質(zhì)譜(DEM)和密度泛函理論(DFT)對反應(yīng)的機(jī)理研究為Cu和Rh之間的協(xié)同催化作用提供了有力的證據(jù)。Cu位點(diǎn)優(yōu)先穩(wěn)定氮中間物種，而附近的Rh則提供進(jìn)行表面氫化所需的活化H物種。最后，釋放出NH3產(chǎn)物。
Huimin Liu, et al, Efficient Electrochemical Nitrate Reduction to Ammonia with Copper Supported Rhodium Cluster and Single-Atom Catalysts, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202202556
https://doi.org/10.1002/anie.202202556
8. AM：24.4%效率的紅色鈣鈦礦LED
混合鹵化物鈣鈦礦 (MHP) 的不穩(wěn)定性是限制鈣鈦礦太陽能電池和發(fā)光二極管 (LED) 的關(guān)鍵問題。在 MHP 量子點(diǎn)的處理過程中會出現(xiàn)一種形式的不穩(wěn)定性，該過程使用抗溶劑沉淀和純化形成表面陷阱的點(diǎn)，從而導(dǎo)致發(fā)光降低、膠體穩(wěn)定性受損和發(fā)射變寬。多倫多大學(xué)Edward H. Sargent, Oleksandr Voznyy和蘇州大學(xué)廖良生等人報道了在用于點(diǎn)純化的反溶劑中引入無機(jī)配體以克服這個問題。
本文要點(diǎn)：
1）研究人員展示了在 25°C 和 40% 濕度下膠體穩(wěn)定超過 1 年的 MHP，并報告了在 100 W cm-2 光輻照下穩(wěn)定的薄膜，比之前報道的最佳 MHP 長 4 倍。
2）在 LED 中，這些材料可實(shí)現(xiàn) 24.4%（平均 22.5 ± 1.3%）的 EQE 和窄發(fā)射（半高全寬 30 nm）該研究報告了相對于具有 EQE > 20% 的最穩(wěn)定的現(xiàn)有紅色鈣鈦礦 LED 的六倍增強(qiáng)的操作穩(wěn)定性。
Wang, Y.-K., et al, In-situ inorganic ligand replenishment enables bandgap stability in mixed-halide perovskite quantum dot solids. Adv. Mater..
https://doi.org/10.1002/adma.202200854
9. Nano Lett.：WS2/BN異質(zhì)結(jié)構(gòu)中層間電子-聲子耦合的工程化
在范德華 (vdW) 異質(zhì)結(jié)構(gòu)中，層間電子-聲子耦合 (EPC) 為非局部工程化這些基本粒子提供了一個獨(dú)特的通道。然而，受限于嚴(yán)格的發(fā)生條件，層間EPC的高效工程化仍然難以實(shí)現(xiàn)。近日，北京大學(xué)Lei Liu，Xin-Zheng Li等報道了 WS2/氮化硼 (BN) 異質(zhì)結(jié)構(gòu)中層間 EPC 的多層工程，包括 BN 基底的同位素富集、溫度和高壓調(diào)控。
本文要點(diǎn)：
1）作者明確揭示了拉曼強(qiáng)度的超精細(xì)同位素依賴性。
2）結(jié)合理論計(jì)算，作者預(yù)料 WS2/BN 超晶胞可以誘導(dǎo)布里淵區(qū)折疊聲子，這有助于層間耦合，導(dǎo)致寬拉曼峰的復(fù)雜性。
3）作者進(jìn)一步證明了以前未探索的參數(shù)，層間距，的重要性。
4）通過改變溫度和高壓，作者有效地控制了具有開/關(guān)能力的EPC的強(qiáng)度，表明了激活和加強(qiáng)層間EPC的層間間距的臨界閾值。
該研究結(jié)果為設(shè)計(jì)具有可控層間耦合的 vdW 異質(zhì)結(jié)構(gòu)提供了新的思路。
Yifei Li, et al. Engineering Interlayer Electron–Phonon Coupling in WS2/BN Heterostructures. Nano Lett., 2022
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c04598
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c04598
10. Nano Lett.：凋亡體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)遞送策略以增強(qiáng)STING激活和提高腫瘤免疫原性
干擾素基因刺激激動劑(STING)是一種很有發(fā)展前景的免疫療法，可以觸發(fā)有效的先天免疫。然而，傳統(tǒng)的STING激動劑，如2,3-環(huán)單磷酸鳥嘌呤-單磷酸腺苷(cGAMP)的治療效果往往嚴(yán)重局限于胞質(zhì)遞送不良和缺乏促進(jìn)腫瘤特異性抗原識別的能力等問題。有鑒于此，武漢大學(xué)張先正教授利用基于具有芬頓反應(yīng)性和激活STING通路能力的納米顆粒的納米疫苗平臺來解決上述挑戰(zhàn)，其能夠協(xié)同促進(jìn)腫瘤細(xì)胞衍生的凋亡小體(ABs)的產(chǎn)生。
本文要點(diǎn)：
1）攜帶外源cGAMP的ABs會很容易地被抗原呈遞細(xì)胞(APCs)所吞噬，進(jìn)而可以作為一種“特洛伊木馬”以使得腫瘤細(xì)胞具有高免疫原性而非非炎癥反應(yīng)。
2）研究表明，該平臺可導(dǎo)致STING激活的增強(qiáng)和腫瘤特異性抗原呈遞能力的提高，進(jìn)而促進(jìn)適應(yīng)性免疫與先天免疫的協(xié)同合作。綜上所述，該研究開發(fā)的金屬基納米疫苗平臺具有巨大的應(yīng)用潛力，有望在臨床上轉(zhuǎn)化為用于診斷、治療和預(yù)后的三位一體系統(tǒng)。
Peng Bao. et al. Apoptotic Body-Mediated Intracellular Delivery Strategy for Enhanced STING Activation and Improved Tumor Immunogenicity. Nano Letters. 2022
DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c03996
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c03996
11. ACS Nano：一種用于超絕熱的具有納米纖維-顆粒二元協(xié)同結(jié)構(gòu)的全陶瓷和彈性氣凝膠
高性能隔熱陶瓷材料具有堅(jiān)固的機(jī)械性能、耐高溫性能和優(yōu)異的隔熱性能，是極端條件下熱管理系統(tǒng)的理想材料。然而，傳統(tǒng)的陶瓷顆粒氣凝膠的脆性和剛性仍然限制了其大規(guī)模應(yīng)用，而陶瓷纖維氣凝膠往往表現(xiàn)出較高的導(dǎo)熱系數(shù)。近日，東華大學(xué)丁彬教授，Yang Si提出了一種簡便的制備納米纖維顆粒二元協(xié)同陶瓷氣凝膠的方法，所制備的氣凝膠既具有彈性和堅(jiān)固的力學(xué)性能，又具有優(yōu)異的隔熱性能。
本文要點(diǎn)：
1）該方法包括交聯(lián)二氧化硅顆粒氣凝膠（SGAs）和ZrO2-SiO2納米纖維層以形成層狀多拱形蜂窩狀3D網(wǎng)絡(luò)。納米顆粒相互連接的SiO2氣凝膠網(wǎng)絡(luò)是復(fù)合氣凝膠具有低導(dǎo)熱系數(shù)的原因，而多拱形薄片和柔性納米纖維則確保了其出色的機(jī)械性能。
2）得到的復(fù)合陶瓷氣凝膠具有輕質(zhì)（23 mg cm?3）、超彈性（可恢復(fù)壓縮應(yīng)變高達(dá)80%）、優(yōu)異的抗疲勞性（1000次循環(huán)壓縮后塑性變形為1.2%）和低導(dǎo)熱系數(shù)（0.024 W m?1 K?1）。此外，由于陶瓷材料的耐高溫和結(jié)構(gòu)熱穩(wěn)定性，氣凝膠在超低（?196 °C）和超高（1100 °C）溫度下都保持了彈性。
本研究提出的制備納米纖維-顆粒復(fù)合陶瓷氣凝膠的簡單技術(shù)具有很大的實(shí)際應(yīng)用潛力。
Xinxin Zhang, et al, All-Ceramic and Elastic Aerogels with Nanofibrous-Granular Binary Synergistic Structure for Thermal Superinsulation, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.1c09668
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c09668
12. ACS Nano：一種實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度天然納米粘土膜的受限組裝策略
從現(xiàn)有的天然材料中開發(fā)出的高性能材料具有環(huán)境友好且成本低等優(yōu)點(diǎn)。從層狀硅酸鹽礦物剝離的二維納米粘土是構(gòu)建多層宏觀組件的良好構(gòu)筑塊，以獲得高力學(xué)和功能性能。然而，在基于溶液的自發(fā)組裝過程中，毛細(xì)管力會導(dǎo)致內(nèi)板應(yīng)力傳遞不足和納米板不對準(zhǔn)，進(jìn)而降低了粘土基材料的機(jī)械強(qiáng)度。近日，湖南大學(xué)王建鋒教授采用海藻酸鈉（SA）-Ca2+-橋聯(lián)粘土納米片層網(wǎng)絡(luò)的平面拉伸約束組裝策略，成功地制備了一種具有超高機(jī)械強(qiáng)度的定向多層天然粘土納米薄膜。
本文要點(diǎn)：
1）SA氫鍵橋聯(lián)和Ca2+離子橋聯(lián)增加了粘土納米片之間的應(yīng)力傳遞，力學(xué)性能得到顯著增強(qiáng)。而面內(nèi)拉伸延長了納米片層的構(gòu)象，減少了它們的波紋和皺紋，導(dǎo)致了納米片層在多層納米結(jié)構(gòu)中的排列增加，從而提高了力學(xué)性能。
2）此外，精細(xì)的多層納米結(jié)構(gòu)改善了納米粘土薄膜的隔熱和阻燃性能，優(yōu)于傳統(tǒng)的微粘土薄膜。
這項(xiàng)研究所開發(fā)的具有優(yōu)異力學(xué)性能和功能性能的全天然環(huán)保材料為部分替代石油基材料開辟了一條有效的道路。
Hao Li, et al, A Constrained Assembly Strategy for High-Strength Natural Nanoclay Film, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c00023
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c00023
