1. Chem. Rev.: 有機電池中的電解質(zhì)
由于有機資源的豐富性、環(huán)境友好性和多樣性，使得氧化還原活性聚合物和小型有機化合物的有機電池成為極具潛力的下一代儲能設備。迄今為止，在開發(fā)先進的有機電極材料和理解有機電池中的材料結(jié)構(gòu)和性能相關(guān)性方面，科研工作者已經(jīng)付出了巨大的努力。近日，喬治梅森大學Luo Chao、加利福尼亞大學Guo Juchen、天津大學許運華對有機電池中的電解質(zhì)進行了綜述研究。1) 盡管電解質(zhì)對有機電極材料的溶解、電極-電解質(zhì)界面的形成以及電荷載體的溶劑化/脫溶劑化起著關(guān)鍵作用，但對電解質(zhì)結(jié)構(gòu)與電池性能之間相關(guān)性的關(guān)注較少。作者討論了有機電池的前景和挑戰(zhàn)，尤其是電解質(zhì)。并闡述了有機電池和無機電池在電解質(zhì)性能要求和電荷存儲機制方面的差異。2) 為了全面概述有機電池中的電解質(zhì)發(fā)展，作者將電解質(zhì)分為四類，包括有機液體電解質(zhì)、水性電解質(zhì)、無機固體電解質(zhì)和聚合物基電解質(zhì)，并引入不同的組分、濃度、添加劑，以及在具有不同電荷載體、相間和隔板的各種有機電池中的應用。作者還討論了電解質(zhì)的發(fā)展前景，為有機電池的電解質(zhì)設計和優(yōu)化提供了指導。
Mengjie Li, et al. Electrolytes in Organic Batteries. Chem. Rev. 2023DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00374https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00374
2. Nature Commun.：用于材料活性檢測和汗孔分析的汗敏共價有機框架膜
共價有機框架在構(gòu)建刺激響應材料方面顯示出巨大的應用潛力和優(yōu)異的性能。近日，來自東南大學生物科學與醫(yī)學工程學院的Hong Liu和Qing Hao，中國科學院化學研究所Dong Wang等人設計了一種汗敏共價有機框架膜，用于基于材料的指紋活性檢測，創(chuàng)造性地完成了基于材料的活性檢測和肉眼識別的汗孔分析。1) 當暴露在人體汗液中時，COFTPDA-TFPy膜可以從黃色變?yōu)榧t色，當被活體手指觸摸時，COFTPDA-TFPy膜可以通過汗液引起的顏色變化產(chǎn)生肉眼識別的指紋圖案，而對于人造假指紋則不能發(fā)生類似變化；2) 該研究將這一技術(shù)稱為基于材料的活體檢測，因此能以100%的準確率直觀地辨別活體手指和假指紋，此外，還可以通過縮短接觸時間來收集和分析人體皮膚上汗孔的分布，并且只要用乙醇清洗，所有的樣品都可以再次使用。
Hao, Q., Ren, XR., Chen, Y. et al. A sweat-responsive covalent organic framework film for material-based liveness detection and sweat pore analysis. Nat Commun 14, 578 (2023).DOI: 10.1038/s41467-023-36291-9https://doi.org/10.1038/s41467-023-36291-9
3. Nature Commun.：非中心對稱二維單晶金屬二氫化合物的普適性外延
目前來說，非中心對稱2D單晶生長的最大挑戰(zhàn)是打破反平行晶粒的等效性，盡管這一挑戰(zhàn)在氮化硼和過渡金屬二醇化物（TMDs）生長中已被部分實現(xiàn)，但決定非中心對稱2D單晶外延的關(guān)鍵因素仍然不清楚。鑒于此，來自華南師范大學的Xiaozhi Xu，北京大學Kaihui Liu，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院Feng Ding等人提出了一種通用的非中心對稱2D金屬二醇化物外延方法。1) 該方法通過精確的時間序列控制同時形成晶粒核和襯底步驟來實現(xiàn)，利用該方法，研究已經(jīng)證明了在a、c、m、n、r和v平面Al2O3以及MgO和TiO2襯底上單向排列的MoS2晶粒的外延；2) 此外，該研究提出的方法也適用于許多TMD，例如WS2、NbS2、MoSe2、WSe2和NbSe2，該研究揭示了各種2D單晶生長的強大機制，從而為它們的潛在應用提供了基礎。
Zheng, P., Wei, W., Liang, Z. et al. Universal epitaxy of non-centrosymmetric two-dimensional single-crystal metal dichalcogenides. Nat Commun 14, 592 (2023).DOI: 10.1038/s41467-023-36286-6https://doi.org/10.1038/s41467-023-36286-6
4. Nature Commun.：用于光亮多色3D打印組件的二硫代鎳光熱漂白
HP的Multi-Jet Fusion是一種粉末床融合3D打印技術(shù)，該技術(shù)利用碳基輻射吸收劑與近紅外（NIR）光源相結(jié)合，以促進聚合物粉末的逐層融合，從而生成3D打印組件。大多數(shù)可用的碳基和近紅外輻射吸收劑具有固有的深色，因此只能產(chǎn)生黑色/灰色和深色部分。然而，有許多應用包括假肢、醫(yī)學模型和指示器等都需要可變顏色。為了用MJF制造白色、亮色和半透明的組件，則需要一種明顯透明和無色的輻射吸收劑，來自美國HP實驗室的Adekunle Olubummo等人設計了一種活化融合劑（AFA），其包含一種紅色、強NIR吸收的染料，在MJF 3D打印過程中收集輻射能量后變?yōu)闊o色，并在與其他著色劑一起工作時提供明亮的顏色部分。1) 在叔胺（DMF和N-甲基-2-吡咯烷酮）等常見還原劑的存在下，基于二亞硫基鎳的近紅外材料可以通過電子轉(zhuǎn)移反應還原為單離子或雙離子形式；2) 此外，染料的還原使其配制成熱噴墨油墨，該油墨可被用作基于粉末的3D打印中的光熱輻射吸收劑定影劑，在吸收能量并將其轉(zhuǎn)化為熱量后，當與其他有色劑結(jié)合使用時，紅色漂白并無色，生成白色和有色部分。
Olubummo, A., Zhao, L., Hartman, A. et al. Photothermal bleaching of nickel dithiolene for bright multi-colored 3D printed parts. Nat Commun 14, 586 (2023).DOI: 10.1038/s41467-022-35195-4https://doi.org/10.1038/s41467-022-35195-4
5. Sci. Adv.: 具有鎳-雙（二硫基）和鈷-卟啉單元的共價有機框架作為Li-O2電池的雙功能催化劑
合理設計用于氧還原反應和析氧反應（ORR/OER）的高效穩(wěn)定催化劑是提高Li-O2電池性能的關(guān)鍵。近日，南京大學左景林、馬晶、何平通過在共價有機框架（COF）同時引入鎳-雙（二硫基）和鈷卟啉單元構(gòu)建了ORR/OER雙功能陰極催化劑。1) 所得到的雙金屬Ni/Co-COF催化劑具有高表面積、高的導電性和優(yōu)異的化學穩(wěn)定性。具有Ni/Co COF基陰極的Li-O2電池在500mA g?1的電流密度下具有低的放電/充電電位間隙（1.0V）和穩(wěn)定的循環(huán)（200次循環(huán)）特性，其性能可與PtAu納米晶體相媲美。2) 作者使用非金屬或單金屬基等結(jié)構(gòu)COF的密度泛函理論計算和控制實驗揭示了Ni和Co位點在降低放電/充電過電位和調(diào)節(jié)Li2O2沉積中的關(guān)鍵作用。該工作突出了雙金屬COF在合理設計高效穩(wěn)定的Li-O2電池中的優(yōu)勢。
Si-Wen Ke, et al. Covalent organic frameworks with Ni-Bis(dithiolene) and Co-porphyrin units as bifunctional catalysts for Li-O2 batteries. Sci. Adv. 2023DOI: 10.1126/sciadv.adf2398https://doi.org/10.1126/sciadv.adf2398
6. EES: 抑制全聚合物太陽能電池的能量紊亂使效率超過18%
全聚合物太陽能電池（PSC）通常具有復雜的共混形態(tài)，這是因為它們具有較高的鏈糾纏概率。而較大的能量無序是阻礙功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）提高的最重要因素之一。近日，中國科學院姚惠峰、侯劍輝通過抑制全聚合物太陽能電池的能量紊亂使其效率超過18%。1) 為了充分利用兩種高效聚合物供體PBDB-TF和PBQx-TF，作者設計并合成了三種三元共聚物PQB-x（x為1-3）。結(jié)果表明，通過調(diào)節(jié)受體組分的含量，可以線性調(diào)節(jié)光吸收光譜和分子能級。三元共聚可以改變分子取向，并從面上和邊上共存到面上共存，從而抑制了能量無序。2) 在基于聚合物受體PY-IT的電池器件中，PQB-2的能量損失降低，并且開路電壓提高了0.942V。通過瞬態(tài)吸收測量表明，PBQx TF結(jié)構(gòu)提供了有效的PY-IT電荷轉(zhuǎn)移通道。因此，基于PQB-2:PY IT電池設備的最大PCE為18.1%。該研究表明，通過分子設計抑制能量紊亂是進一步改善所有PSC的PCE的可行方法。
Zhang Tao, et al. Suppressing the energetic disorder of all-polymer solar cells enables over 18% efficiency. EES 2023https://doi.org/10.1039/D2EE03535A
7. Angew: 用于酸性氧還原反應的碳基電催化劑
氧還原反應（ORR）對于清潔和可再生能源技術(shù)至關(guān)重要，因為這些技術(shù)不需要化石燃料，只需要催化劑。近日，北京化工大學胡傳剛、新南威爾士大學戴黎明對用于酸性氧還原反應的碳基電催化劑進行了綜述研究。1) 鉑（Pt）是ORR的高效催化劑。然而，其高成本和稀缺性嚴重阻礙了可再生能源設備（如燃料電池）的大規(guī)模應用。碳基非金屬電化學催化劑（C-MFEC）的最新突破表明，富含稀土的碳材料作為在酸性介質(zhì)中實現(xiàn)ORR的低成本非金屬電催化劑具有巨大潛力。2) 作者對酸性介質(zhì)中用于ORR的C-MFEC進行了批判性的綜述研究，并重點介紹了其結(jié)構(gòu)設計和合成的研究進展，以及對結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系和電催化機制的基本理解，還有它們在質(zhì)子交換膜燃料電池中的應用。最后，作者討論了這一新興領域的當前挑戰(zhàn)和未來前景。
Pengbo Cui, et al. Carbon-Based Electrocatalysts for Acidic Oxygen Reduction Reaction. Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/anie.202218269https://doi.org/10.1002/anie.202218269
8. Angew：聚合的細胞外基質(zhì)納米重塑劑用于可激活的癌癥光-免疫治療
癌癥免疫治療在臨床應用中具有巨大的潛力，其可以通過訓練內(nèi)在免疫系統(tǒng)以對抗惡性腫瘤。然而，腫瘤微環(huán)境中的細胞外基質(zhì)(ECM)是一個強大的屏障，其不僅會限制治療藥物的穿透，也會阻止抗腫瘤免疫細胞的滲透。有鑒于此，南洋理工大學浦侃裔教授將光動力抗腫瘤活性與癌癥特異性抑制膠原交聯(lián)酶(賴氨酸氧化酶(LOX)家族)性能相結(jié)合，構(gòu)建了一種基于半導體聚合物的ECM納米重塑劑(SPNcb)，并將其用于可激活的癌癥光-免疫治療。1）SPNcb是由與LOX抑制劑(β-氨基丙腈，BAPN)通過癌癥生物標志物(組織蛋白酶B, CatB)裂解的片段相結(jié)合的兩親性半導體聚合物自組裝而成。2）研究發(fā)現(xiàn)，BAPN可被腫瘤過表達的CatB激活，進而抑制LOX活性，阻斷膠原交聯(lián)，降低ECM的硬度。實驗結(jié)果表明，這種ECM納米重塑劑能夠?qū)崿F(xiàn)免疫原性光學治療和檢查點阻斷免疫治療的協(xié)同作用，進而改善細胞毒性T細胞的腫瘤浸潤，以抑制腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。
Chi Zhang. et al. Polymeric Extracellular Matrix Nanoremodeler for Activatable Cancer Photo-immunotherapy. Angewandte Chemie International Edition. 2023DOI: 10.1002/anie.202217339https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202217339
9. AM: 具有高親氧性的非晶態(tài)MoOx與PtMo合金納米顆粒結(jié)合促進抗CO氫電催化
推進堿性氫氧化/析氫反應（HOR/HER）的電催化劑對于基于陰離子交換膜的裝置至關(guān)重要。而用于堿性HOR的鉑基電催化劑具有低的催化活性和嚴重的CO中毒。近日，北京大學郭少軍將具有高親氧性的非晶態(tài)MoOx與PtMo合金納米顆粒結(jié)合可以有效促進抗CO氫電催化。1) 作者通過將具有高親氧性的MoOx原子層調(diào)諧到PtMo納米顆粒上，并利用優(yōu)化的Had、OHad和COad吸附來增強堿性介質(zhì)中的抗CO中毒氫循環(huán)電催化，從而克服了CO中毒問題。對于堿性HOR，該催化劑在50 mV（vs. RHE）時表現(xiàn)出3.19 mAμgPt?1的高動力學活性和0.83 mA cmPt?2的交換電流密度，這分別比商業(yè)Pt/C高10.3和3.8倍。2) 對于堿性HER，它在10 mA cm?2的電流密度下達到了37 mV的過電位。實驗和理論研究表明，PtMo/MoOx界面納米顆粒的協(xié)調(diào)電子和親氧調(diào)節(jié)同時優(yōu)化了Had和OHad吸附，并促進了堿性氫電催化，而來自非晶態(tài)MoOx原子層的活性氧降低了CO氧化反應能壘，使其在100ppm CO下也具有優(yōu)異的抗中毒能力。
Heng Luo, et al. Amorphous MoOx with high oxophilicity interfaced with PtMo alloy nanoparticles boosts anti-CO hydrogen electrocatalysis. Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202211854https://doi.org/10.1002/adma.202211854
10. ACS Nano綜述：用于光熱二氧化碳加氫的納米結(jié)構(gòu)材料：調(diào)節(jié)太陽能利用和催化性能
通過光熱催化二氧化碳 (CO2)加氫將CO2轉(zhuǎn)化為增值燃料或化學品是緩解能源短缺和全球變暖的一種有前途的方法。了解光熱催化 CO2 加氫過程中的納米結(jié)構(gòu)材料策略對于設計光熱裝置和催化劑以及最大化光熱 CO2 加氫性能至關(guān)重要。近日，河北大學Yaguang Li，日本國家材料科學研究所葉金花教授總結(jié)了用于光熱二氧化碳加氫的納米結(jié)構(gòu)材料的調(diào)節(jié)太陽能利用和催化性能的研究進展。1）總結(jié)了幾種重要的納米材料設計策略，以提高光熱催化CO2加氫性能，包括促進光收集以增加太陽能的使用，以及降低熱傳導和發(fā)射率以增加光誘導溫度。2）描述了光熱催化CO2加氫成C1（如CO、CH4和CH3OH）和多碳烴（C2+）產(chǎn)品的最新應用。3）最后，作者對光熱CO2利用的未來前景和發(fā)展提出了個人看法。
Cuncai Lv, et al, Nanostructured Materials for Photothermal Carbon Dioxide Hydrogenation: Regulating Solar Utilization and Catalytic Performance, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.2c09025https://doi.org/10.1021/acsnano.2c09025
11. ACS Nano：氧化石墨烯的層依賴性納米磨損
研究發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯 (GO) 的機械性能和表面摩擦與層數(shù)成反比。近日，西南交通大學Lei Chen展示了沉積在原生氧化硅基板上的 GO 納米片的納米耐磨性的非單調(diào)層依賴性。1）隨著 GO 的厚度從～0.9 nm 增加到～14.5 nm，納米耐磨性最初表現(xiàn)出下降然后增加的趨勢，臨界層數(shù)為 4（厚度～3.6 nm）。2）這種實驗趨勢對應于底層磨損模式從整體去除到漸進逐層去除的變化。當 GO 沉積在具有低表面能的 H-DLC 基底上時，整體去除現(xiàn)象消失，而較厚的 GO 層的納米耐磨性始終較高。3）結(jié)合密度泛函理論計算，發(fā)現(xiàn)少層GO的耐磨性與基材的表面能相關(guān)。這可以追溯到 GO 依賴于基板的粘合強度，它與源于界面電荷轉(zhuǎn)移差異的 GO 厚度相關(guān)。研究提出了一種策略，通過調(diào)整二維層狀材料自身的厚度和/或與底層基底的界面相互作用來提高其抗磨損性能。
Chuan Tang, et al, Layer-Dependent Nanowear of Graphene Oxide, ACS NanoDOI: 10.1021/acsnano.2c10084https://doi.org/10.1021/acsnano.2c10084
12. ACS Nano：調(diào)整貽貝啟發(fā)的水凝膠中的防水網(wǎng)絡以實現(xiàn)穩(wěn)健的濕組織和生物電子粘附
具有強大濕粘附力的水凝膠適用于水性環(huán)境中的應用。強調(diào)了貽貝足蛋白中疏水性和兒茶酚成分之間的協(xié)同作用引起的濕粘附。然而，由于其復雜的結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系，優(yōu)化具有多種成分的水凝膠具有挑戰(zhàn)性。近日，成都大學Hongping Zhang，西南交通大學Chaoming Xie，Xiong Lu通過對一系列疏水性烷基單體和粘性兒茶酚衍生物的高通量篩選，系統(tǒng)地開發(fā)了濕粘性水凝膠。1）短烷基鏈通過在粘合劑界面排斥水來促進濕粘合，而長烷基鏈在水凝膠網(wǎng)絡內(nèi)部形成強疏水相互作用，阻礙或耗散濕粘合的能量。2）由于鄰苯二酚和烷基的協(xié)同作用及其免疫調(diào)節(jié)能力，轉(zhuǎn)錄組學分析揭示了含有短烷基鏈的優(yōu)化濕粘合劑水凝膠可用于快速止血和傷口愈合。3）將導電納米成分摻入優(yōu)化的水凝膠中，制成可穿戴設備，用于連續(xù)監(jiān)測游泳期間的人體心電圖 (ECG)，以及活體和跳動的豬心臟的原位心外膜心電圖。本研究展示了一種高效且通用的多功能濕粘合劑水凝膠分子設計策略。
Yue Hou, et al, Tuning Water-Resistant Networks in Mussel-Inspired Hydrogels for Robust Wet Tissue and Bioelectronic Adhesion, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.2c11053https://doi.org/10.1021/acsnano.2c11053
