1. Chem. Soc. Rev.：用于構建余輝成像探針的分子底物及其在疾病診斷和治療中的應用
南洋理工大學浦侃裔教授對用于構建余輝成像探針的分子底物及其在疾病診斷和治療中的應用相關研究進行了綜述。1）余輝是指化學缺陷位在光照射后產生持續發光的固有現象，其具有在體內實現超高信背比(SBR)的生物成像的重要應用前景。與無機熒光粉材料相比，有機余輝底物具有較高的生物相容性和結構多樣性，可用于構建具有理想強度、波長和持續時間的余輝成像分子探針。2）作者在文中介紹了分子余輝成像的最新研究進展，并對已報道的余輝底物和機制進行了全面總結。此外，作者也介紹了多組分余輝成像探針的分子設計及其在疾病診斷和治療中的應用；最后，作者討論了分子余輝成像在臨床前應用和臨床轉化研究中的未來發展前景和面臨的潛在挑戰。
Xinzhu Wang. et al. Molecular substrates for the construction of afterglow imaging probes in disease diagnosis and treatment. Chemical Society Reviews. 2023https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/cs/d3cs00006k
2. Angew：氮肥的可持續、高速率電合成
尿素和氨等含氮化肥的傳統工業生產嚴重依賴能源密集型過程，約占全球年二氧化碳排放量的3%。在此，香港科技大學邵敏華教授，伍侖貢大學Weihong Lai報道了一種可持續的電催化方法，該方法實現了在環境條件下通過二氧化碳和硝酸鹽的共同還原直接和選擇性地合成尿素和氨。1）在銅基有機催化劑的幫助下，尿素(3.64mgh-1 mgcat-1)和氨(9.73mgh-1mgcat-1)的產率達到了前所未有的水平，前者的法拉第效率為57.9±3%。這項工作提出了一種吸引人的可持續途徑，通過可再生能源將溫室氣體和廢硝酸鹽轉化為增值肥料。
Qinglan Zhao, et al, Sustainable and High-Rate Electrosynthesis of Nitrogen Fertilizer, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202307123DOI: 10.1002/anie.202307123https://doi.org/10.1002/anie.202307123
3. Angew：通過 Pt 氧化態控制電催化葡萄糖氧化的選擇性
電催化葡萄糖氧化可以產生高價值的化學物質，但選擇性有待提高。在這里，瓦赫寧根大學Johannes H. Bitter用一種新的分析方法闡明了鉑的氧化態對葡萄糖電催化氧化活性和選擇性的影響，并使用高壓液相色譜和高壓陰離子交換層析的方法。1）研究發現，氧化的類型，即：伯醇和仲醇的脫氫或氧向乙醛的轉移強烈依賴于鉑的氧化態。Pt0對脫氫反應的活性是氧化反應的7倍，而PtOx對這兩種反應的活性相同。2）因此，Pt0促進葡萄糖二醛的形成，而PtOx促進葡萄糖酸的形成。葡萄糖酸的連續脫氫是通過Pt0選擇性地在伯醇基團實現的，而PtOx也促進了仲醇基團的脫氫，導致了更復雜的反應混合物。
Matthijs P.J.M. van der Ham, et al, Steering the Selectivity of Electrocatalytic Glucose Oxidation by the Pt Oxidation State, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202306701DOI: 10.1002/anie.202306701https://doi.org/10.1002/anie.202306701
4. AM：熱激子機制和 AIE 效應提升非摻雜 OLED 中深紅色發射器的性能
具有熱激子機制和AIE性質的發光材料非常適合用作非摻雜有機發光二極管(OLED)的發光材料，特別是在其基態和單重態激發態表面接近的深度區域，導致形成多個非輻射通道。然而，設計人工結合熱激子機制和AIE屬性的分子仍然是一項艱巨的任務。在這項研究中，中科院寧波材料所Ziyi Ge，Wei Li，華南理工大學Shi-Jian Su提出了一種通用的策略來實現具有AIE性質的熱激子熒光，方法是通過調制新創建的受體單元的共軛長度來增加第一單重態激發態(S1)，匹配高位三重態(TN)的能級，并通過采用合適的施主部分來提高激子的利用效率。1）這種方法減少了聚集態下的聚集猝滅(ACQ)，產生了概念驗證發射極DT-IPD，在685 nm處產生了前所未有的外部量子效率(EQE)為12.2%，CIE坐標為(0.69，0.30)，代表了基于熱激子機制的所有深紅OLED的最高性能。這項工作為設計更高效的具有AIE特性的熱激子發射體提供了新的見解。
Songyu Du, et al, Hot Exciton Mechanism and AIE Effect Boost the Performance of Deep-Red Emitters in Non-doped OLEDs, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202303304.https://doi.org/10.1002/adma.202303304
5. EES：用于鋰介導電化學氮還原的膜電極組件設計
氨與現代社會的食品供應和化學品生產密切相關。受全球向綠色生產轉變的推動，通過電化學氮還原反應（NRR）合成氨已被認為作為傳統Haber–Bosch工藝的替代方案。在這種情況下，就優異氨產率和法拉第效率而言，鋰介導工藝（LiNR）被認為是NRR領域的有效路線；然而，它受到其較差氣體傳輸、對有機溶劑依賴和電壓損失的限制。近日，上海交通大學章俊良、沈水云提出了一種可行的膜電極組件（MEA）裝置，其可作為克服上述問題的有效解決方案。1) MEA由鋰沉積不銹鋼布作為陰極，鋰摻雜聚環氧乙烷（PEO）作為聚合物電解質和負載Pt/C催化劑的碳紙作為陽極組成。在3.6 V的電池電壓下，平均氨生產速率為2.41±0.14μmol h?1 cm?2geo，法拉第效率為8.9±1.7%，且電壓損失較低（約0.25V@5mA cm?2geo）。2) 此外，作者進行了原位X射線衍射（XRD）、非原位X射線光電子能譜（XPS）和飛秒離子質譜（ToF-SIMS）測量，以揭示鋰沉積物的轉變。該研究為LiNR的制備提供了一條具有高效氣體轉移、降低溶劑消耗和結構緊湊的新途徑。
Xiyang Cai, et al. Membrane electrode assembly design for lithium-mediated electrochemical nitrogen reduction. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE00026E
6. EES：通過界面性質-功能性相互作用抑制雙分子重組來實現效率超過18%的有機太陽能電池
通過引入非富勒烯受體（NFAs）產生有效的激子到電荷是有機太陽能電池（OSC）發展的一個重要突破。然而，在自由電荷載流子復合損失之后的低器件填充因子（FF）繼續阻礙其發展。先前的研究已成功揭示了供體和受體結構在促進電荷傳輸中的重要性。然而，與自由電荷復合相關的供體/受體（D/A）界面的功能仍不明確。近日，香港科技大學Wu Jiaying、香港理工大學Li Mingjie、Li Gang揭示了無序誘導D/A界面的能量傳輸性質，以增強極化子復合電阻，從而減輕背電荷轉移形成的三重態。1) 作者將NFA外側鏈從線性烷基改變為影響供體-受體相互作用并定義界面無序且體積更大的2D苯基烷基。同時，在沒有雙子損失權衡的情況下，界面無序程度取決于靜電和納米形態驅動的有效激子離解。2) 作者發現，即使在沒有額外組件/處理的情況下進行簡單的組件器件制造，也可獲得超過80%的FF和超過18%的功率轉換效率（PCE），從而保持其可擴展性。因此，本文所揭示的原理將成為實現簡單系統最佳潛力的基礎，這也是實現實際應用中最具成本效益OSC設計策略的先決條件。
Top Archie Padilla Dela Pe?a, et al. Interface Property-Functionality Interplay: Suppresses Bimolecular Recombination Facilitating Above 18% Efficiency Organic Solar Cells Embracing Simplistic Fabrication EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE01427D
7. EES：實現疏水性結晶碳作為析氧電催化劑載體的潛力
陰離子交換膜電解水（AEMWE）是通過合成綠色H2實現凈零碳排放和能源需求的可持續解決方案。然而，由于催化劑使用效率和性能低下，導致其商業化至今仍未實現，而這與當前電極結構的不足有關。近日，韓國科學技術研究院Sung Jong Yoo報道了實現疏水性結晶碳作為析氧電催化劑載體的潛力。1) 作者開發了一種基于耐腐蝕疏水性結晶碳載體的高效電極結構，該載體被用作Fe–Ni–Co層狀雙氫氧化物電催化劑的載體。作者觀察到AEMWE在活性[質量比功率（24.1 kW gmetal–1）]和耐久性（在1.0 A cm–2下持續520小時為–0.06 mV h–1）方面的性能高于先前研究中報告的性能。2) 該性能歸因于疏水碳周圍的快速水擴散和強烈的金屬-碳相互作用，從而改善了質量傳輸。該研究將促進更多碳負載析氧反應電催化劑的開發。
Myeong-Geun Kim, et al. Realizing the Potential of Hydrophobic Crystalline Carbon as a Support for Oxygen Evolution Electrocatalysts. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE00987D
8. Nano Letters：鎳錨定在氫取代石墨炔上用于鋰硫電池中的硫化鋰陰極
鋰硫電池(Li?S)因其理論能量密度高，硫磺成本低，有望成為下一代儲能系統的候選電池。然而，絕緣的S和硫化鋰(Li2S)之間的慢轉化動力學仍然是一個技術挑戰。近日，斯坦福大學崔屹教授開發了一種Ni@HGDY催化劑，它可以改善Li2S正極的氧化還原動力學和循環性能。1）用硫K邊XAS分析表明，該催化劑大大提高了工業Li2S的初始活化和轉化率。電化學測試表明，在不同的循環速率和較長的循環周期下，都能保持較高的硫轉化率。2）使用未經處理的商用Li2S粉末，Ni@HGDY/Li2S電池的容量超過516 mAh g?1，在1 C下循環超過125次。該催化劑還促進了Li2S在陰極中均勻成核，防止了大尺寸絕緣顆粒的積聚帶來的高內阻。3）設計的固定在HGDY上的鎳催化劑展示了一種強大的策略，將原子高效的金屬催化劑與碳載體相結合，既強調了強大的催化劑錨定，又強調了多硫化物捕獲和卓越的離子/電子傳輸等應用驅動功能。
Louisa C. Greenburg, et al, Ni Anchored to Hydrogen-Substituted Graphdiyne for Lithium Sulfide Cathodes in Lithium?Sulfur Batteries, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01034https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01034
9. Nano Letters：基于可規?；a的二氧化鈦納米線陣列的高效可見盲紫外光電探測器
紫外光探測器可以識別小于400 nm的響應波長，并將其轉換為電信號，在醫學成像、環境監測和光通信等民用和軍事應用中引起了極大的關注。近日，清華大學Qunqing Li，Yuanhao Jin報道了一種新的、可行的、低成本的方法，以超定向碳納米管薄膜為模板來制備一維二氧化鈦納米線陣列。1）研究人員采用懸浮法制備了純銳鈦礦相二氧化鈦納米線，并在柔性襯底上實現了高性能的紫外光探測器。2）二氧化鈦納米線陣列的大比表面積和一維納米結構分別導致了高的探測率(1.35×1016瓊斯)和超高的光增益(2.6×104)。在偏置電壓為10 V的7μW/cm2紫外光(λ=365 nm)照射下，獲得了7.7×103 A/W的光響應率，遠高于商用紫外光探測器。3）此外，利用其各向異性的幾何結構，發現該納米線陣列表現出偏振光檢測。使用納米材料系統的概念顯示了實現實際應用的納米結構光電探測器的潛力。
Mengjuan Li, et al, Highly Efficient Visible-Blind Ultraviolet Photodetector Based on Scalably Produced Titanium Dioxide Nanowire Arrays, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c01383https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01383
10. Nano Letters：配體控制的雙金屬硫化物納米板電還原二氧化碳制甲酸酯
由高效、穩定和儲量豐富的電催化劑催化的二氧化碳減排(CO2R)為儲存來自可再生能源的能源提供了一種有吸引力的手段。在這里，德克薩斯大學奧斯汀分校Yuanyue Liu，印第安納大學布魯明頓分校Xingchen Ye描述了小平面定義的Cu2SnS3納米板的合成及其配體控制的CO2R性質。1）結果表明，硫氰酸鹽修飾的Cu2SnS3納米板在較寬的電位和電流密度范圍內對甲酸鹽具有很好的選擇性，在帶有氣體擴散電極的流動池中測試時，最大的甲酸鹽法拉第效率達到92%，部分電流密度高達181 mA cm?2。2）原位光譜測量和理論計算表明，高的甲酸鹽選擇性源于HCOO*中間體在陽離子錫位上的良好吸附，這些陽離子錫位受到與相鄰銅位結合的硫氰酸鹽的電子調制。研究工作表明，結構精準的多金屬硫化物納米晶具有定制的表面化學結構，可以為未來的CO2R電催化劑設計提供一條新的途徑。
Yang Liu, et al, Ligand-Controlled Electroreduction of CO2 to Formate over Facet Defined Bimetallic Sulfide Nanoplates, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c00703https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c00703
11. AEM：操縱煙酰胺衍生物的電子密度分布以實現鈣鈦礦太陽能電池中的缺陷鈍化
添加劑的設計主要涉及鈣鈦礦材料中與缺陷具有配位關系的官能團的選擇。然而，進一步調整添加劑的幾何構型和電子結構具有重要意義。陜西師范大學劉生忠、王大鵬對具有電子供體官能團的煙酰胺（NA）及其衍生物6-甲基煙酰胺（CNA）進行了比較分析，以研究分子偶極和電子構型對鈣鈦礦吸收劑缺陷鈍化和鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）光伏性能的影響。1) 理論計算表明，具有大分子偶極的CNA分子與鈣鈦礦中的過配位Pb2+離子結合，并形成更高的結合能，這有利于提高Pb相關缺陷的形成能。實驗表征證實，CNA分子顯著增強了酰氨基和過配位缺陷Pb2+陽離子之間的配位效應，有利于獲得高質量、低缺陷態密度、大晶粒度和光滑表面的鈣鈦礦吸收劑。2) 由于CNA分子的獨特電子構型和電子云分布，使PSC產生了高達24.33%的能量轉換效率，從而具有優異的環境存儲、熱和光穩定性。該研究為設計具有空間電荷依賴的添加劑以增強鈣鈦礦光伏性能提供了基礎。
Lidan Liu, et al. Manipulating Electron Density Distribution of Nicotinamide Derivatives Toward Defect Passivation In Perovskite Solar Cells. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202300610https://doi.org/10.1002/aenm.202300610
12. AEM：基于表面與界面工程的高性能合金基寬溫鈉離子電池陽極
合金基陽極由于其高理論容量、合適的工作電位和豐富的地球儲量，在鈉離子電池（SIBs）中具有巨大的應用潛力。然而，它們的實際應用受到大體積膨脹、不穩定的固體電解質界面（SEI）和循環過程中緩慢反應動力學的嚴重阻礙。在此，悉尼科技大學Wang Guoxiu、Guo Xin、揚州大學王天奕報道了基于表面與界面工程的高性能合金基寬溫鈉離子電池陽極。1)作者發現，均勻的表面改性可以有效地促進電子和鈉的傳輸動力學，并可以限制合金的粉碎，同時協同與醚基電解質的相互作用，進而形成堅固的有機-無機SEI。此外，研究發現，具有強穩定性和優化Na+溶劑化結構的二甘醇二甲醚電解質可以共包埋碳層，以實現快速反應動力學。2) 因此Sn@NC陽極具有超過10000個循環的超長循環穩定性?。Na3V2（PO4）3║Sn@NC全電池在?20至50°C的寬溫度范圍內具有高達215 Wh kg?1的能量密度、優異的高速率性能和長循環壽命。
Jian Yang, et al. A High-Performance Alloy-Based Anode Enabled by Surface and Interface Engineering for Wide-Temperature Sodium-Ion Batteries. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202300351https://doi.org/10.1002/aenm.202300351
