1. Acc. Chem. Res.：癌癥診療納米顆粒的表面工程
新加坡國(guó)立大學(xué)陳小元、上海交通大學(xué)周永豐和西安電子科技大學(xué)Hongzhang Deng綜述了納米顆粒（NP）表面工程在癌癥診療方面的最新進(jìn)展和研究成果。
本文要點(diǎn)：
1）首先，作者總結(jié)了NP表面工程的一般策略。這些策略應(yīng)用了各種類型的表面官能團(tuán)，包括基于無機(jī)材料的官能團(tuán)、基于有機(jī)材料的官能團(tuán)，如小分子、聚合物、核酸、肽、蛋白質(zhì)、碳水化合物、抗體等，以及基于生物膜的官能團(tuán)。這些表面修飾可以通過共價(jià)偶聯(lián)或非共價(jià)相互作用驅(qū)動(dòng)的預(yù)制或制造后功能化來實(shí)現(xiàn)。
2）其次，作者強(qiáng)調(diào)了這些不同NP表面功能化的應(yīng)用。不同的治療和診斷模塊，如納米酶、抗體和成像造影劑，已經(jīng)在納米顆粒的表面進(jìn)行了修飾，以實(shí)現(xiàn)診療功能。表面修飾還可以通過保護(hù)NP免受免疫識(shí)別和清除來改善NP的穩(wěn)定性和循環(huán)。
3）此外，為了實(shí)現(xiàn)靶向治療和成像，各種靶向片段可附著在NP表面上，以增強(qiáng)對(duì)目標(biāo)組織或細(xì)胞的主動(dòng)靶向能力。NP表面可以被定制以實(shí)現(xiàn)僅對(duì)精確作用位點(diǎn)的特定內(nèi)部（例如，pH、熱、氧化還原、酶、缺氧）或外部（例如，光、超聲）觸發(fā)做出反應(yīng)的受控功能。
4）最后，作者對(duì)這一重要而迅速發(fā)展的領(lǐng)域的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展提出了看法。
Pei Huang, et al. Surface Engineering of Nanoparticles toward Cancer Theranostics. Accounts of Chemical Research. 2023
DOI：10.1021/acs.accounts.3c00122
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.3c00122
2. Chem. Rev.：用于催化研究的原位和新興透射電子顯微鏡
催化劑是許多動(dòng)態(tài)過程的主要推動(dòng)者。因此，對(duì)這些過程的徹底理解對(duì)無數(shù)的能源系統(tǒng)具有巨大意義。近日，納米相材料科學(xué)中心Chi Miaofang、上海交通大學(xué)Gao Wenpei、華東理工大學(xué)Dai Sheng綜述研究了用于催化研究的原位和新興透射電子顯微鏡。
本文要點(diǎn)：
1) 掃描/透射電子顯微鏡（S/TEM）不僅是原子尺度表征的有力工具，也是原位催化實(shí)驗(yàn)的有力工具。液相和氣相電子顯微鏡等技術(shù)允許在有利于催化反應(yīng)的環(huán)境中觀察催化劑。相關(guān)算法可以極大地改進(jìn)顯微鏡數(shù)據(jù)處理，并擴(kuò)展多維數(shù)據(jù)處理。此外，包括4D-STEM、原子電子斷層掃描、低溫電子顯微鏡和單色電子能量損失光譜（EELS）在內(nèi)的新技術(shù)突破了人們對(duì)催化劑行為理解的界限。
2) 在這篇綜述中，作者討論了使用S/TEM觀察催化劑的現(xiàn)有和新興技術(shù)。所強(qiáng)調(diào)的挑戰(zhàn)和機(jī)遇旨在啟發(fā)和加速電子顯微鏡的使用，以進(jìn)一步研究催化系統(tǒng)的復(fù)雜相互作用。
Hsin-Yun Chao, et al. In Situ and Emerging Transmission Electron Microscopy for Catalysis Research. Chem. Rev. 2023
DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00880
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00880
3. Acc. Chem. Res.：設(shè)計(jì)納米材料用于電催化有機(jī)氫化作用
天津大學(xué)張兵教授綜述了不同類型有機(jī)官能團(tuán)，包括C≡C、C≡N、C═C、 C═O、 以及C–Br/I鍵、?NO2和N-雜環(huán)，與水在納米結(jié)構(gòu)陰極發(fā)生的電催化加氫的最新研究進(jìn)展，。
本文要點(diǎn)：
1）首先，作何分析了一般的反應(yīng)步驟（反應(yīng)物/中間體吸附、活性原子氫（H*）形成、表面加氫反應(yīng)、產(chǎn)物解吸），并總結(jié)了優(yōu)化加氫性能（如選擇性、活性、法拉第效率（FE）、反應(yīng)速率和生產(chǎn)率）和抑制副反應(yīng)的關(guān)鍵因素。
2）然后，介紹了用于研究關(guān)鍵中間體和解釋機(jī)理的非原位和原位光譜工具。基于關(guān)鍵反應(yīng)步驟和機(jī)理的知識(shí)，詳細(xì)介紹了催化劑設(shè)計(jì)原則，即如何優(yōu)化反應(yīng)物和關(guān)鍵中間體的采用，促進(jìn)水電解生成H*，抑制析氫和副反應(yīng)，提高產(chǎn)物的選擇性、反應(yīng)速率、FEs和時(shí)空生產(chǎn)率。
3）最后，作者還展望了這一領(lǐng)域當(dāng)前的挑戰(zhàn)和充滿希望的機(jī)遇。
Cuibo Liu, et al. Designed Nanomaterials for Electrocatalytic Organic Hydrogenation Using Water as the Hydrogen Source. Accounts of Chemical Research. 2023
DOI：10.1021/acs.accounts.3c00192
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.3c00192
4. Science Advances：MOF膜中的熱驅(qū)動(dòng)分子守門員實(shí)現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄的高H2選擇性
用于可持續(xù)能源的氫氣/二氧化碳（H2/CO2）分離迫切需要在高溫下可靠的膜。分子篩膜利用它們的納米孔來區(qū)分H2和CO2的大小，但由于CO2的擴(kuò)散活化，在高溫下選擇性顯著喪失，這就造成了損害。鑒于此，中科院大連化學(xué)物理研究所楊維慎和班宇杰等使用了鎖定在金屬有機(jī)框架膜空腔中的分子看門人來應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。
本文要點(diǎn)：
1）從頭算計(jì)算和原位表征表明，分子看門人在高溫下做出了顯著的動(dòng)作，動(dòng)態(tài)地重塑了篩孔，使其對(duì)CO2非常緊密，并在冷卻條件下還原。
2）相對(duì)于環(huán)境溫度下的H2/CO2選擇性，這種策略在513 K的溫度下將選擇性提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。
3）作為這種積極的主客體反應(yīng)概念的延伸，MOFs和分子看門人的“模塊化設(shè)計(jì)”可能是開發(fā)具有與濕度和壓力相關(guān)的寬操作窗口的膜的一個(gè)方向。此外，鑒于其超精密分離能力，d-ZIF-L膜可以與吸附或超滲透膜技術(shù)相結(jié)合，制備高純度H2。
Meng Zhao et al. Heat-driven molecule gatekeepers in MOF membrane for record-high H2 selectivity. Sci. Adv.9, eadg2229(2023).
DOI:10.1126/sciadv.adg2229
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg2229
5. PNAS.：?jiǎn)蝹€(gè)納米結(jié)構(gòu)彎曲和扭轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)的直接成像
對(duì)納米結(jié)構(gòu)的相干聲學(xué)振動(dòng)進(jìn)行研究，可為光機(jī)械響應(yīng)和微觀能量輸運(yùn)過程的機(jī)理理解提供關(guān)鍵依據(jù)與理論基礎(chǔ)。已有研究表明，激光激發(fā)主要導(dǎo)致納米顆粒產(chǎn)生膨脹-收縮振動(dòng)模式。近日，中國(guó)科學(xué)院王志偉研究團(tuán)隊(duì)利用四維超快透射電子顯微鏡，系統(tǒng)研究了石墨烯基底上單個(gè)金納米棱鏡的聲學(xué)振動(dòng)動(dòng)力學(xué)。發(fā)現(xiàn)了納米顆粒受激后主要表現(xiàn)為彎曲和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)疊加了整體的傾斜效應(yīng)。
本文要點(diǎn)：
1）基于超快高靈敏度暗場(chǎng)成像技術(shù)手段，觀察到了納米棱鏡內(nèi)部存在低頻多模振蕩，以及顆粒角與邊部區(qū)域呈現(xiàn)出更高的疊加振幅。結(jié)合有限元模擬，確定了這些低頻模式主要由彎曲、扭轉(zhuǎn)和整體傾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所主導(dǎo)。
2）進(jìn)一步研究表明，這些低頻振動(dòng)模式的激發(fā)與弛豫動(dòng)力學(xué)過程與石墨烯基底效應(yīng)以及納米顆粒的幾何形狀密切相關(guān)。
Ling Tong, et al, Direct mapping of bending and torsional dynamics in individual nanostructures, PNAS 2023
DOI: doi.org/10.1073/pnas.2221956120.
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2221956120
6. Angew：ZnSe量子線最大化利用光生空穴進(jìn)行高效光催化
在半導(dǎo)體光催化中，通常反應(yīng)決速步驟是空穴傳輸，因此最大化的提高空穴傳輸動(dòng)力學(xué)對(duì)于改善光催化制氫和空穴的利用非常重要。但是目前如何提高光生空穴傳輸仍并不清楚，而且人們通常主要關(guān)注于通過犧牲電子供體SED（sacrificial electron donors）消耗空穴。有鑒于此，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士、李毅等以ZnSe量子線作為模型，研究不同的SED犧牲試劑影響空穴傳輸性能，以及光催化性能。
本文要點(diǎn)：
1）發(fā)現(xiàn)使用不同SED能夠單調(diào)的提高空穴傳輸速率，并且將光催化活性提高3個(gè)數(shù)量級(jí)。這個(gè)結(jié)論與量子限域體系中Auger輔助空穴轉(zhuǎn)移模型符合。
2）本文研究明確了如何最大化的同時(shí)提高太陽能制氫和光催化氧化反應(yīng)的空穴利用。
Chong Zhang, et al, Design Principles for Maximizing Hole Utilization of Semiconductor Quantum Wires toward Efficient Photocatalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2023
DOI: 10.1002/anie.202305571
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202305571
7. AM：靶向重編程維生素B3代謝可作為治療化療耐藥癌癥的新策略
癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAFs)會(huì)促進(jìn)癌癥干細(xì)胞(CSC)介導(dǎo)的化療耐藥和免疫抑制腫瘤微環(huán)境。然而，直接消耗CAFs往往會(huì)增加癌癥的侵襲性和轉(zhuǎn)移。為了開發(fā)一種針對(duì)于化療耐藥癌癥的通用治療策略，上海交通大學(xué)宋海云教授、王慧教授、季曉媛研究員和樊春海院士構(gòu)建了類Gemini的同型靶向納米顆粒(NPs)，并將其用于實(shí)現(xiàn)雙管齊下的CAF轉(zhuǎn)化和癌細(xì)胞消除。
本文要點(diǎn)：
1）靶向CAF的NPs能夠?qū)⒕S生素B3代謝重編程與對(duì)分泌的促干性和免疫抑制因子的表觀遺傳調(diào)節(jié)相結(jié)合，以減少CSC和抑制免疫細(xì)胞群，從而增強(qiáng)癌細(xì)胞對(duì)藥物的敏感性和細(xì)胞毒性T細(xì)胞浸潤(rùn)。
2）在對(duì)一線化療藥物耐藥的乳腺癌、肝癌、胰腺癌和結(jié)直腸癌小鼠模型中，單劑量水凝膠共遞送該類Gemini NPs可以顯著恢復(fù)化療敏感性，誘導(dǎo)免疫激活，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)腫瘤消退。此外，該治療策略還能刺激產(chǎn)生有效的T細(xì)胞記憶，以長(zhǎng)期抵抗腫瘤的再次挑戰(zhàn)。綜上所述，該研究能夠?yàn)榭朔┌Y的化療耐藥性提供一種具有廣泛適用性的新方法。
Daoxia Guo. et al. Targeted Reprogramming of Vitamin B3 Metabolism as a Nanotherapeutic Strategy towards Chemoresistant Cancers. Advanced Materials. 2023
DOI: 10.1002/adma.202301257
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202301257
8. AEM：抑制有機(jī)金屬鹵化物-鈣鈦礦基光電陽極中的損耗以實(shí)現(xiàn)高效的光電化學(xué)水分解
有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦（OHPs）是光電化學(xué)（PEC）水分解的高效光電極材料。然而，光生載流子的非輻射復(fù)合和PEC水分解的緩慢反應(yīng)動(dòng)力學(xué)限制了基于OHP光電極的最大效率。光州科學(xué)技術(shù)院Sanghan Lee、韓國(guó)化學(xué)技術(shù)研究所Jangwon Seo報(bào)道了具有合理設(shè)計(jì)的高效OHP基光陽極，其抑制了不利的損耗。
本文要點(diǎn)：
1) 作為基于OHP光陽極的合理設(shè)計(jì)，缺陷鈍化的電子傳輸層有效抑制了OHP層中光生載流子的復(fù)合。此外，具有高催化活性的Fe摻雜Ni3S2促進(jìn)了PEC水氧化的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，從而抑制了OHP光陽極和電解質(zhì)之間界面處的損耗。
2) 所制備的Fe摻雜的Ni3S2/Ni箔/OHP光陽極具有12.79%的光子電流效率，這是基于OHP光陽極中通過抑制不利損耗而達(dá)到的最高值。該工作中實(shí)現(xiàn)高效OHP基光陽極的策略為基于OHP光電極的合理設(shè)計(jì)提供了見解。
Hojoong Choi, et.al Suppression of Undesired Losses in Organometal Halide Perovskite-Based Photoanodes for Efficient Photoelectrochemical Water Splitting. Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202300951
https://doi.org/10.1002/aenm.202300951
9. AEM：用于高效析氧的金屬有機(jī)框架活性位點(diǎn)調(diào)控
多組分金屬有機(jī)骨架（MOFs）中活性位點(diǎn)與催化活性之間的直接相關(guān)性是理解其析氧反應(yīng)（OER）機(jī)制的關(guān)鍵，但其尚不不明確。南京航空航天大學(xué)彭生杰、李林林、臺(tái)灣陽明交通大學(xué)Sung-Fu Hung采用負(fù)載型多中心MOFs作為模型催化劑，定量研究了組分依賴性O(shè)ER性能。
本文要點(diǎn)：
1) 作者發(fā)現(xiàn)，在基體金屬浸出的情況下，F(xiàn)e金屬基體上的Ni MOFs具有最高的本征OER活性，Ni/Fe比為1:2。此外，作者通過引入適量的Cu進(jìn)一步提高了Cu摻雜的NiFe MOFs的OER性能，即在10 mA cm?2下具有200 mV的低過電位。
2) 光譜分析和理論研究表明，NiFe MOFs中的摻雜銅誘導(dǎo)了高價(jià)Fe位點(diǎn)的電子重新分布，優(yōu)化了OH/OOH的吸附平衡，并降低了能壘以提高OER活性。該工作揭示了MOFs的活性位點(diǎn)調(diào)控與OER活性高度相關(guān)。
Feng Hu, et al. Active Site Tailoring of Metal-Organic Frameworks for Highly Efficient Oxygen Evolution. Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202301224
https://doi.org/10.1002/aenm.202301224
10. AEM：用芳香側(cè)鏈官能化Sb2Se3配合物原位構(gòu)建增強(qiáng)鉀移動(dòng)的聚合物導(dǎo)體
轉(zhuǎn)換/合金化型電極在下一代大規(guī)模儲(chǔ)能中極具應(yīng)用潛力。然而，它受到體積膨脹大、陰離子遷移導(dǎo)致的離子傳輸能力緩慢以及幾何構(gòu)象缺陷的困擾。在此，青島科技大學(xué)王磊通過快速側(cè)鏈運(yùn)輸與極性基團(tuán)和穩(wěn)定分子構(gòu)象相結(jié)合的策略，為鉀離子電池（PIBs）精心設(shè)計(jì)了一種超穩(wěn)定的Sb2Se3陽極。
本文要點(diǎn)：
1) 作者通過在中空氮摻雜多面體碳（NC）限制的Mn-Sb2Se3納米球（THD/Mn-Sb2Se3@NC)接枝多極分子內(nèi)共價(jià)鍵，使制備的THD/Mn-Sb2Se3@NC具有聚合物鏈的精細(xì)解耦節(jié)段移動(dòng)和錯(cuò)位π–π電子，并具有顯著增強(qiáng)的側(cè)鏈傳輸能力以及平面性和剛性。
2) 因此，THD/Mn-Sb2Se3@NC在?50°C至80°C的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)異的快速充電性能和更寬的溫度適應(yīng)性。該發(fā)現(xiàn)為開發(fā)具有卓越側(cè)鏈傳輸動(dòng)力學(xué)的先進(jìn)電極提供了基本指導(dǎo)，并有助于實(shí)現(xiàn)安全、高性能的PIB。
Guohui Qin, et al. In Situ Constructing Polymer Conductors with Aromatic Side Chains Functionalized Sb2Se3 Complex for Enhanced Potassium Motion. Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202300414
https://doi.org/10.1002/aenm.202300414
11. AEM：非晶態(tài)MoSnSe1.5S1.5納米花在堿離子電池中的電荷存儲(chǔ)機(jī)制
過渡金屬硫化物/硒化物由于其具有高贗電容效應(yīng)和大容量，使其成為極具潛力的堿離子電池材料。然而，這些材料具有大的體積膨脹，從而導(dǎo)致較差的循環(huán)保持性。因此，國(guó)立清華大學(xué)Chen Hanyi、香港大學(xué)Li Lainjong、臺(tái)灣陽明交通大學(xué)Wu Wenwei報(bào)道了非晶態(tài)MoSnSe1.5S1.5納米花在堿離子電池中的電荷存儲(chǔ)機(jī)制。
本文要點(diǎn)：
1) 作者合成了一種非晶雙金屬硫族化物MoSnSe1.5S1.5（MSSS），以減輕其體積膨脹。通過引入非晶結(jié)構(gòu)，作者發(fā)現(xiàn)，在0.1 A g-1的電流密度下，MSSS在鋰離子電池（LIBs）中可以達(dá)到805 mAh g-1的高容量，在鈉離子電池（NIBs）中可以實(shí)現(xiàn)526 mAh g-1。
2) 此外，非晶MSSS可以承受20A g-1的高電流密度，并且在LIBs和NIB中都具有高百分比的電容貢獻(xiàn)。為了探索其基本原理，作者通過原位/操作測(cè)量（如X射線吸收光譜、透射X射線顯微鏡和透射電子顯微鏡）來研究其實(shí)時(shí)現(xiàn)象，從而建立堿離子電池中非晶MSSS電極的反應(yīng)機(jī)制。
Yu-Ming Chang, et al. Understanding Charge Storage Mechanisms for Amorphous MoSnSe1.5S1.5 Nanoflowers in Alkali-Ion Batteries. Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202301125
https://doi.org/10.1002/aenm.202301125
12. AEM：超級(jí)電容器的退化、老化和性能衰退
高性能電化學(xué)應(yīng)用加速了大功率器件的研究。因此，超級(jí)電容器，包括雙電層電容器（EDLC）和偽電容器，由于其高功率密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命和快速充電能力而獲得了極大關(guān)注。然而，沒有一種設(shè)備是永恒的。了解其性能退化和老化背后的機(jī)制至關(guān)重要，這樣才能解決這些瓶頸，并制定合適的解決方案。近日，薩爾大學(xué)Volker Presser綜述研究了超級(jí)電容器的退化、老化和性能衰退。
本文要點(diǎn)：
1) 作者研究了導(dǎo)致超級(jí)電容器老化和降解的因素，包括電極材料、電解質(zhì)和系統(tǒng)的其他方面，如孔隙堵塞、電極成分、官能團(tuán)和集電器的腐蝕。探討了超級(jí)電容器性能退化的監(jiān)測(cè)和表征，包括電化學(xué)方法、原位和非原位技術(shù)。
2) 此外，作者從工業(yè)應(yīng)用的角度分析了不同類型電解質(zhì)和電極材料的降解機(jī)制以及老化的影響。接下來，作者研究了電極降解和電解質(zhì)分解如何導(dǎo)致失效，以及孔堵塞、電極成分和其他影響器件壽命的因素。最后，作者總結(jié)了減少超級(jí)電容器性能退化的未來方向和挑戰(zhàn)，包括開發(fā)用于表征和監(jiān)測(cè)器件的新材料和方法。
Emmanuel Pameté, et al. The Many Deaths of Supercapacitors: Degradation, Aging, and Performance Fading. Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202301008
https://doi.org/10.1002/aenm.202301008
