1. Nature Commun.：一種集成鎂電池供電的離子電滲貼片，用于高效和可控的經(jīng)皮給藥
可佩戴的經(jīng)皮離子電滲療法消除了對外部電源的需要，在部署表皮疾病治療時(shí)為患者的舒適性提供了優(yōu)勢。然而，由于能量供應(yīng)低且不一致，目前基于能量采集器的自供電離子電滲療法被限制為在長期操作中支持有效的治療給藥。近日，吉林大學(xué)Danming Chao，Xiaoteng Jia，吉林大學(xué)第一醫(yī)院Yaping Tian，伍侖貢大學(xué)Caiyun Wang提出了一種簡化的可穿戴離子電滲貼片，內(nèi)置鎂電池，用于高效和可控的經(jīng)皮給藥。1）該系統(tǒng)通過使用基于紫精的水凝膠作為整合的藥物儲(chǔ)庫和陰極材料，消除了電極和藥物儲(chǔ)庫之間的常規(guī)界面阻抗，從而降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性和形狀因素。氧化還原活性聚電解質(zhì)水凝膠提供了3.57 mWh cm-2的高能量密度，以及具有超柔軟性質(zhì)和低組織界面阻抗的最佳生物電子界面。通過調(diào)節(jié)紫精水凝膠和離子電滲刺激模式，可以容易地控制遞送劑量。2）該離子電滲貼片證明了對咪喹莫特誘導(dǎo)的銀屑病小鼠的有效治療。考慮到可靠和有效的能量供應(yīng)、簡化的配置和最佳的皮膚-裝置電接口的優(yōu)點(diǎn)，這種電池供電的離子電滲療法可能為慢性表皮疾病提供一種新的非侵入性治療。
Zhou, Y., Jia, X., Pang, D. et al. An integrated Mg battery-powered iontophoresis patch for efficient and controllable transdermal drug delivery. Nat Commun 14, 297 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-35990-7https://doi.org/10.1038/s41467-023-35990-7
2. Nature Commun.：通過醚溶劑氟化進(jìn)行電解質(zhì)工程以開發(fā)穩(wěn)定的非水鋰金屬電
醚溶劑的氟化是提高鋰金屬電池中非水電解質(zhì)溶液電化學(xué)穩(wěn)定性的有效策略。然而，過度氟化不利地影響電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性，從而限制了電池性能。近日，為了最大化電解液的離子電導(dǎo)率和電化學(xué)穩(wěn)定性，弗里堡大學(xué)Ali Coskun，首爾大學(xué)Jang Wook Choi引入了1，2-二甲氧基乙烷的靶向三氟甲基化反應(yīng)，合成了1，1，1-三氟-2，3-二甲氧基丙烷(TFDMP)。1）以TFDMP為溶劑，制備了含雙(氟磺酰基)亞胺鹽的2M非水電解質(zhì)溶液。這種電解液在25 °C時(shí)的離子電導(dǎo)率為7.4 mS cm-1，氧化穩(wěn)定性高達(dá)4.8 V，并有效地抑制了鋁的腐蝕。2）當(dāng)使用20 μm Li金屬負(fù)極在25°C的硬幣電池結(jié)構(gòu)中進(jìn)行測試時(shí)，高質(zhì)量負(fù)載量的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2基正極(20 mg cm-2)的負(fù)極/正極(N/P)容量比為1，0.1 A g-1循環(huán)200次后的放電容量保持率(不包括初始形成循環(huán))為81%，0.2 A g-1循環(huán)142次后的容量保持率為88%。
Zhao, Y., Zhou, T., Mensi, M. et al. Electrolyte engineering via ether solvent fluorination for developing stable non-aqueous lithium metal batteries. Nat Commun 14, 299 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-35934-1https://doi.org/10.1038/s41467-023-35934-1
3. Nature Commun.：用于循環(huán)發(fā)電的離子熱電聚合物復(fù)合材料的可逆雙極熱電
離子熱電材料的巨大溫差能引起了廢熱回收技術(shù)的極大關(guān)注。然而，通過離子熱電模塊產(chǎn)生循環(huán)電力仍然具有挑戰(zhàn)性，因?yàn)殡x子不能穿過電極界面。近日，清華大學(xué)Weigang Ma，香港科技大學(xué)Baoling Huang通過操縱外部電極，報(bào)道了相同固態(tài)i-TE材料的獨(dú)特可逆雙極熱電特性。1）具體來說，當(dāng)在298 K和70%相對濕度(RH)下與不同電極組裝時(shí)，相同的聚合物復(fù)合材料表現(xiàn)出+20.2±4 mV k-1的p型熱電和10.2±0.83 mV k-1的n型熱電。發(fā)現(xiàn)界面相互作用的強(qiáng)度和離子的極化排列因電極材料的不同而有顯著差異。2）研究人員提出了一個(gè)具有雙極熱電特性的i-TE發(fā)電機(jī)原型，僅通過交替交換電極就成功實(shí)現(xiàn)了在恒定熱源下產(chǎn)生循環(huán)能量。同時(shí)，開發(fā)的低溫傳感器在檢測微小的熱波動(dòng)時(shí)表現(xiàn)出高靈敏度，對下一代i-TE器件的開發(fā)產(chǎn)生了重大的創(chuàng)新影響。
Chi, C., Liu, G., An, M. et al. Reversible bipolar thermopower of ionic thermoelectric polymer composite for cyclic energy generation. Nat Commun 14, 306 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-36018-whttps://doi.org/10.1038/s41467-023-36018-w
4. JACS: 通過多組分反應(yīng)構(gòu)建共價(jià)有機(jī)框架
多組分反應(yīng)（MCR）將至少三種反應(yīng)物組合起來，以高度原子經(jīng)濟(jì)的方式合成所需的產(chǎn)物，因此被視為有效的一鍋組合合成工具，其顯著提高分子復(fù)雜性和多樣性。近日，山東師范大學(xué)董育斌對通過多組分反應(yīng)構(gòu)建共價(jià)有機(jī)框架進(jìn)行展望研究。1) 如今，MCR已不再局限于有機(jī)合成，其在材料化學(xué)中也得到了廣泛應(yīng)用。MCR可用于制備共價(jià)有機(jī)框架（COF），而COF是由有機(jī)單體組裝的結(jié)晶多孔材料，并具有廣泛的性質(zhì)和應(yīng)用。這種合成方法保留了小分子MCRs的優(yōu)點(diǎn)，不僅增強(qiáng)了COFs的骨架穩(wěn)定性，還為其結(jié)晶過程提供了額外的驅(qū)動(dòng)力，并已用于制備一系列具有不同應(yīng)用的穩(wěn)定COFs材料。2) 作者系統(tǒng)介紹了MCR的一般背景，并討論了迄今為止用于COF合成的MCR類型，以及探討了相關(guān)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)和未來前景，以啟發(fā)基于MCR的新型穩(wěn)定COF設(shè)計(jì)，并促進(jìn)這一新興領(lǐng)域的進(jìn)一步進(jìn)展。
Guan Qun, et al. Construction of Covalent Organic Frameworks via Multicomponent Reactions. J. Am. Chem. Soc. 2023DOI: 10.1021/jacs.2c11071https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c11071
5. Angew: π-共軛共價(jià)有機(jī)框架中增強(qiáng)的能量轉(zhuǎn)移促進(jìn)激發(fā)態(tài)鎳催化
共價(jià)有機(jī)框架（COFs）因其具有多孔性、高穩(wěn)定性和可調(diào)功能性而受到廣泛關(guān)注。而具有長程π共軛和光敏結(jié)構(gòu)塊的COF可用于可持續(xù)光催化。近日，芝加哥大學(xué)Lin Wenbin報(bào)道了π-共軛共價(jià)有機(jī)框架中增強(qiáng)的能量轉(zhuǎn)移促進(jìn)激發(fā)態(tài)鎳催化。1) 作者合成了具有sp2碳共軛的芘基COF，其具有通過聯(lián)吡啶部分配位的Ni（II）中心。在光照射下，COF中增強(qiáng)的能量轉(zhuǎn)移促進(jìn)了鎳中心的激發(fā)，使其可以催化芳基鹵化物的硼化和三氟甲基化反應(yīng)。2) COF在這些反應(yīng)中的催化效率提高了兩個(gè)數(shù)量級，并且其可以回收和重復(fù)使用而不會(huì)有顯著的催化活性損失。該工作突出了COF在利用地球上豐富的金屬進(jìn)行可持續(xù)金屬卟啉催化方面的巨大潛力。
Fan Yingjie, et al. Enhanced Energy Transfer in A π-Conjugated Covalent Organic Framework Facilitates Excited-State Nickel Catalysis. Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/anie.202218908https://doi.org/10.1002/anie.202218908
6. Angew：金屬有機(jī)骨架立方體
金屬有機(jī)骨架(MOF)由于其巨大的比表面積(SSA)、豐富的活性中心、確定的孔結(jié)構(gòu)和大小，在能源、催化、化學(xué)/氣體吸附和生物技術(shù)等許多領(lǐng)域受到了極大的關(guān)注和潛在的應(yīng)用。近日，上海交通大學(xué)麥亦勇教授展示了以具有雙基元結(jié)構(gòu)(Im3(-)m對稱)的聚合物立方體(PC)為模板合成有序雙連續(xù)結(jié)構(gòu)金屬有機(jī)骨架(MOF)的一般策略。1）在PC的開放通道中填充MOF前體，然后配位和去除模板，生成具有單一原始拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(PM3(-)m)的MOF立方體，平均中孔直徑為60-65 nm。2）機(jī)制研究揭示了ZIF-8立方體的形成經(jīng)歷了一個(gè)新的MOF生長過程，該過程包括單個(gè)MOF種子在模板中的形成、生長和最終融合到立方體中。它們的生長動(dòng)力學(xué)符合Avrami方程，其Avrami指數(shù)n=3，生長速率k=1.33x10-4，表明了它們快速的三維異質(zhì)生長模式。3）ZIF-8立方體作為生物反應(yīng)器，具有較高的胰酶負(fù)載量，對牛血清白蛋白具有較高的催化活性。
Chen Li, et al, Metal Organic Framework Cubosomes, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202215985DOI: 10.1002/anie.202215985https://doi.org/10.1002/anie.202215985
7. Angew: 通過將C60富勒烯封裝到鋯基金屬有機(jī)框架中增強(qiáng)內(nèi)置電場以實(shí)現(xiàn)高效光催化制氫
基于金屬-有機(jī)框架（MOF）的高效光催化劑通常受到較差電荷分離和緩慢電荷轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)的限制。近日，清華大學(xué)朱永法通過將C60封裝到納米尺寸的鋯基MOF NU-901中，成功構(gòu)建了新型MOF光催化劑。1) 由于C60@NU-901中主客體相互作用和不均勻的電荷分布，使其形成一個(gè)強(qiáng)大的內(nèi)置電場，即C60@NU-901的電場強(qiáng)度是NU-901的10.7倍。在它的驅(qū)動(dòng)下，光生電荷載流子被有效地分離并傳輸?shù)奖砻妗?/span>2) 在光催化析氫中，C60@NU-901的制氫速率達(dá)到達(dá)到22.3 mmol g-1 h-1，這是報(bào)道的MOF光催化制氫速率最高值之一。作者利用主客體相互作用來增強(qiáng)電荷分離概念構(gòu)建了設(shè)計(jì)高效太陽能到化學(xué)能轉(zhuǎn)換的光催化劑的新策略。
Liu Liping, et al. Enhancing Built-in Electric Fields for Efficient Photocatalytic Hydrogen Evolution by Encapsulating C60 Fullerene into Zirconium-Based Metal-Organic Frameworks. Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/anie.202217897https://doi.org/10.1002/anie.202217897
8. Angew：用于2e-氧還原反應(yīng)的一維共價(jià)有機(jī)框架
二維共價(jià)有機(jī)框架(2D COFs)因其結(jié)構(gòu)的多樣性而被廣泛應(yīng)用于電催化體系。然而，由于催化中心位于基底層，難以接近電解質(zhì)，原子利用效率仍有待提高。近日，華東理工大學(xué)Jun Hu，中科院上海高等研究院Qing Xu，Zheng Jiang首次證明了一種用于2e-氧還原反應(yīng)(ORR)的1D COFs。1）通過使用不同的四連接嵌段，所制備的1D COFs顯示出良好的結(jié)晶度、高表面積和優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性。2）更多暴露的催化位點(diǎn)使得1D COFs顯示出更高的電化學(xué)活性表面積，是對照2D COF的4.8倍，從而能夠催化ORR，其H2O2選擇性為85.8%，在0.2 V下的TOF值為0.051 s-1，高于2D COF (72.9%和0.032 s-1)。這項(xiàng)工作為發(fā)展低維COFs電催化材料鋪平了道路。
Shuhao An, et al, One Dimensional Covalent Organic Frameworks for 2e- Oxygen Reduction Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202218742DOI: 10.1002/anie.202218742https://doi.org/10.1002/anie.202218742
9. AM：一種簡單合理的修飾Au@Ag納米粒子對稱性的方法
精確控制等離激元金屬納米粒子的形態(tài)對于許多應(yīng)用來說是非常重要的。近日，康斯坦茨大學(xué)Helmut C?lfen和Bing Ni展示了一種簡單的種子介導(dǎo)的生長方法，通過簡單地增加鹵化物表面活性劑體系中AgNO3和半胱氨酸的濃度，將Au@Ag NPs的形態(tài)從立方體/立方體調(diào)整為手性截?cái)嗟牧⒎襟w/八面體、輪廓分明的八面體和四面體。相應(yīng)地，粒子對稱性也被調(diào)整。1）該方法是相當(dāng)穩(wěn)健的，其中具有不同形狀(包括不規(guī)則形狀)的晶種都可以產(chǎn)生均勻的Au@Ag納米顆粒。最近提出的基于對稱性的運(yùn)動(dòng)學(xué)理論(SBKT)可以解釋這些形狀的演變。2）SBKT顯示了一種優(yōu)化制備手性/不對稱納米粒子的策略，并且實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了這種不對稱合成策略。長方體和八面體被認(rèn)為是兩種不同的手性形式。3）通過電化學(xué)研究了納米粒子的手性，其中手性納米粒子在D-和L-葡萄糖的氧化中表現(xiàn)出對映選擇性。總之，這些結(jié)果獲得了剪裁等離子體納米粒子形態(tài)的基本見解，也提出了獲得手性納米粒子的策略。
Bing Ni, et al, A facile and rational method to tailor the symmetry of Au@Ag nanoparticles, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202209810https://doi.org/10.1002/adma.202209810
10. AM：水蜘蛛啟發(fā)的納米纖維涂層通過空氣補(bǔ)充策略具有可持續(xù)的防垢性
為了在水下甚至嚴(yán)重缺氧的水中長時(shí)間生存，水蜘蛛必須定期收集和補(bǔ)充空氣到潛水鐘中。受這種自然空氣補(bǔ)充策略的啟發(fā)，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所Shutao Wang，Jingxin Meng制備了一種受水蜘蛛啟發(fā)的納米纖維(WSN)涂層，具有水下超親水性，顯示出優(yōu)異和可持續(xù)的防垢能力。1）WSN涂層上的空氣膜可以很好地保留，并進(jìn)一步用作防垢的阻擋層。值得注意的是，WSN涂層的疏垢能力主要來源于兩個(gè)方面:抑制界面成核和減少污垢的界面粘附。2）與以前的研究相比，這種WSN涂層實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異和可持續(xù)的水垢排斥(約。水垢沉積減少98%)，即使在一個(gè)月的動(dòng)態(tài)結(jié)垢測試之后。因此，這種空氣補(bǔ)充策略可能為先進(jìn)的長期防垢材料提供新的途徑。
Yixuan Wang, et al, Water Spider-Inspired Nanofiber Coating with Sustainable Scale Repellency via Air-Replenishing Strategy Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202209796https://doi.org/10.1002/adma.202209796
11. AM: 基于缺陷工程MoS2共價(jià)網(wǎng)絡(luò)的電子器件電荷傳輸機(jī)制
目前為止，印刷電子中溶液處理的2D半導(dǎo)體器件性能受到結(jié)構(gòu)缺陷和高片間結(jié)電阻的限制。共價(jià)連接的過渡金屬二醇化物網(wǎng)絡(luò)是同時(shí)克服這兩個(gè)限制的有效策略。然而，這類系統(tǒng)中的電荷輸運(yùn)性質(zhì)尚未得到系統(tǒng)研究。近日，斯特拉斯堡大學(xué)Paolo Samorì研究了基于缺陷工程MoS2共價(jià)網(wǎng)絡(luò)的電子器件電荷傳輸機(jī)制。1) 作者通過多尺度分析揭示了基于共價(jià)MoS2網(wǎng)絡(luò)印刷器件的電荷傳輸機(jī)制，比較了芳香族和脂肪族二硫代連接體的效果。作者通過溫度相關(guān)的電學(xué)測量，揭示了跳躍是主要的傳輸機(jī)制：脂肪族系統(tǒng)導(dǎo)致3D可變范圍跳躍，與芳香族連接體觀察到的最近鄰跳躍不同。2) 作者基于滲流理論分析，將π-共軛分子功能化器件的優(yōu)異性能歸因于改進(jìn)的片間電子連接性和額外滲流路徑的形成，并通過密度泛函計(jì)算進(jìn)一步證實(shí)了這一觀點(diǎn)。該工作為利用基于共價(jià)網(wǎng)絡(luò)的MoS2器件中的電荷傳輸特性提供了指導(dǎo)。
Stefano Ippolito, et al. Unveiling Charge Transport Mechanisms in Electronic Devices based on Defect-engineered MoS2 Covalent Networks. Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202211157https://doi.org/10.1002/adma.202211157
12. AM: 超薄無孔聚合物隔板調(diào)節(jié)無枝晶鈉蓄電池的鈉轉(zhuǎn)移
鈉蓄電池由于其豐富的和資源儲(chǔ)存和低廉的成本，是極具潛力的下一代大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)之一。然而，它們的性能受到陽極枝晶生長的危害。近日，鄭州大學(xué)陳衛(wèi)華運(yùn)用超薄無孔聚合物隔板調(diào)節(jié)無枝晶鈉蓄電池的鈉轉(zhuǎn)移。1) 作者制備了一種由蜂窩狀結(jié)構(gòu)纖維組成的新型超薄（8μm）無孔隔板，其用于均勻鈉沉積和抑制枝晶滲透。蜂窩狀結(jié)構(gòu)纖維具有巨大的電解質(zhì)吸收率（376.7%）和固有的聚合物傳輸能力，大大提高了離子傳輸效率。此外，由聚醚砜和聚偏二乙烯組成的極性聚合物鏈通過溶劑固定化形成了電解質(zhì)的高度聚集溶劑化結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了離子傳導(dǎo)性，并且具有優(yōu)異的界面耐久性。2) 由于分離器具有可靠的機(jī)械強(qiáng)度，組裝的鈉離子全電池具有顯著提高的能量密度和安全性，能夠抵抗切割和軋制下的穩(wěn)定操作。其中所制備的隔板可進(jìn)一步推廣到鋰基電池，其可達(dá)到顯著的枝晶抑制和循環(huán)穩(wěn)定性。
Li Xinle, et al. An Ultra-thin Nonporous Polymer Separator Regulated Na Transfer Toward Dendrite-free Sodium Storage Batteries. Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202203547https://doi.org/10.1002/adma.202203547
