1. Nature Commun.：含能材料的綠色電合成與鉑基催化劑的節(jié)能制氫相結(jié)合由于陽極析氧反應(yīng)緩慢，電壓要求高，能耗大，通過水電解清潔氫氣的廣泛應(yīng)用受到限制。在這里，西北大學(xué)Haixia Ma，北京化工大學(xué)邱介山教授，Ming Xu展示了有價值的 3,3'-二氨基-4,4'-偶氮呋喃含能材料的綠色電合成的新型替代氧化反應(yīng)，并與氫氣生產(chǎn)相結(jié)合。1）這種策略可以大大降低3,3'-二氨基-4,4'-偶氮呋喃傳統(tǒng)合成條件的危害，并在WS2/Pt單原子/納米粒子催化劑上實現(xiàn)低電池電壓制氫。2）組裝的雙電極電解槽可以達(dá)到10和100 mA cm-2，槽電壓分別為1.26和1.55V，每立方米氫氣的電耗僅為3.01和3.70 kWh，而傳統(tǒng)的水電解法每立方米氫氣消耗僅為5 kWh。3）密度泛函理論計算與實驗設(shè)計相結(jié)合，解釋了WS2/Pt催化劑在堿性析氫反應(yīng)中對提高Volmer-Tafel反應(yīng)速率的協(xié)同效應(yīng)，而自由基對原料的氧化偶聯(lián)作用可能是合成3，3‘-二氨基-4，4’-偶氮呋喃的主要機理。這項工作為高能材料的同時電合成和低能耗制氫提供了一條很有前途的途徑。
Li, J., Ma, Y., Zhang, C. et al. Green electrosynthesis of 3,3’-diamino-4,4’-azofurazan energetic materials coupled with energy-efficient hydrogen production over Pt-based catalysts. Nat Commun 14, 8146 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-43698-xhttps://doi.org/10.1038/s41467-023-43698-x
2. Angew：高度明亮的近紅外余輝發(fā)光團(tuán)用于實現(xiàn)可激活的超靈敏活體成像
余輝發(fā)光成像探針能夠激發(fā)光停止后繼續(xù)產(chǎn)生長時間的發(fā)射，可消除自發(fā)熒光的干擾，在生物醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。然而，目前的余輝探針仍存在信號強度不理想和系統(tǒng)復(fù)雜等問題。有鑒于此，蘇州大學(xué)苗慶慶教授和南洋理工大學(xué)浦侃裔教授通過化學(xué)共軛將余輝底物和光敏劑(作為余輝起始劑和能量繼電器單元)結(jié)合到單個分子中，開發(fā)了一種近紅外(NIR)余輝發(fā)光團(tuán)(TPP-DO)，其能夠?qū)崿F(xiàn)分子內(nèi)的能量傳遞過程，以提高余輝亮度。1）實驗構(gòu)建的TPP-DO納米粒子在低濃度（10 μM）和低激光功率密度（0.05 W/cm2）下能夠發(fā)射出高達(dá)108 p/s/cm2/sr的近紅外余暉發(fā)光，其余暉強度比現(xiàn)有的大多數(shù)有機余暉探針高出兩個數(shù)量級。2）研究發(fā)現(xiàn)，TPP-DO NPs產(chǎn)生的低背景、高度明亮的近紅外余輝具有實現(xiàn)深層組織穿透的能力。基于此，研究者也開發(fā)了一種GSH激活的余輝探針(Q-TPP-DO NPs)，其能夠超靈敏地檢測皮下腫瘤（最小的腫瘤體積為0.048 mm3），由此表明其在腫瘤早期診斷和影像指導(dǎo)的腫瘤手術(shù)切除等方面具有廣闊的應(yīng)用潛力。
Li Yang. et al. A Highly Bright Near-Infrared Afterglow Luminophore for Activatable Ultrasensitive In Vivo Imaging. Angewandte Chemie International Edition. 2023DOI: 10.1002/anie.202313117https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202313117
3. AM綜述：優(yōu)化脂質(zhì)納米顆粒以改善對核酸的靶向遞送和釋放
河北大學(xué)張金超教授、國家納米科學(xué)中心梁興杰研究員和李方周副研究員對于優(yōu)化脂質(zhì)納米顆粒以改善對核酸的靶向遞送和釋放的相關(guān)研究進(jìn)行了綜述。1）脂質(zhì)納米粒(LNPs)是目前最具發(fā)展前景的臨床核酸藥物遞送載體，可防止核酸在血液循環(huán)過程中發(fā)生降解。進(jìn)入細(xì)胞后，脂質(zhì)納米顆粒中的特定成分也可促進(jìn)核酸的內(nèi)體逃逸。由于LNPs具有肝臟聚集的特性，因此增強其肝外靶向性能成為了改善LNPs體內(nèi)藥物遞送效率的關(guān)鍵。與此同時，LNPs中所載核酸的胞內(nèi)逃逸效率往往并不理想，因此也有許多研究致力于提高核酸的胞內(nèi)釋放效率。
2）作者在文中綜述了利用LNPs實現(xiàn)核酸的有效遞送的不同策略，并對相關(guān)機制進(jìn)行了介紹；此外，作者也基于正在進(jìn)行或已完成的LNPs臨床實驗信息討論了實現(xiàn)LNPs的臨床轉(zhuǎn)化所需要解決的問題，旨在為開發(fā)LNPs核酸藥物提供指導(dǎo)和幫助。
Yaru Jia. et al. Lipid Nanoparticles Optimized for Targeting and Release of Nucleic Acid. Advanced Materials. 2023DOI: 10.1002/adma.202305300https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.2023053004. EES：FAPbI3單相鈣鈦礦的結(jié)晶與穩(wěn)定鉛基鈣鈦礦中的ABX3結(jié)構(gòu)對于保持晶格穩(wěn)定性至關(guān)重要，也能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的光電性能。近日，斯圖加特大學(xué)Michael Saliba、河南大學(xué)Li Meng使用LaMer模型和原位光學(xué)顯微鏡來研究鈣鈦礦結(jié)晶過程。1) 作者通過研究[PbI6]4-模板和相關(guān)的A-陽離子來開發(fā)穩(wěn)定的單相FAPbI3鈣鈦礦。具體而言，添加的MACl在不改變[PbX6]4-骨架的情況下促進(jìn)FAPbI3的結(jié)晶。2) 此外，MABr作為膜的鈍化劑，當(dāng)暴露于濕度為45%的空氣中時，可產(chǎn)生穩(wěn)定的FAPbI3膜。最后，所得到的太陽能電池能量轉(zhuǎn)化效率高達(dá)23.0%。
Weiwei Zuo, et al. Crystallization and stabilization of FAPbI3 single-phase perovskite. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE02404K5. AEM：用擴展的Zn2+通道固定化多碘化物實現(xiàn)高倍率實用鋅碘電池水性鋅碘電池（AZIB）具有低成本和高比容量的優(yōu)點，但存在可溶性多碘穿梭和緩慢的氧化還原動力學(xué)。在此，南洋理工大學(xué)范紅金通過使用陰極添加劑（磷酸氫鋯，表示為EI-ZrP）來解決這兩個限制，該添加劑具有雙重功能：聚碘限制劑和豐富的鋅離子傳輸通道。1) EI ZrP的增大晶體夾層（從典型的7.5?到18.3?）顯著增強了離子導(dǎo)電性，同時固定了聚碘，從而加速了轉(zhuǎn)化過程。在碘陰極中具有EI-ZrP的AZIB在10000次循環(huán)中具有高容量保持率。2) 作者使用水凝膠紙作為隔膜和EI-ZrP添加劑構(gòu)建了準(zhǔn)固態(tài)Zn-I2軟包電池，該電池在重復(fù)彎曲下具有高的面積容量。作為概念驗證演示，該電池可以為無線柔性壓力傳感器系統(tǒng)（WFPSS）供電。
Jiawen Wu, et al. Immobilizing Polyiodides with Expanded Zn2+ Channels for High-Rate Practical Zinc-Iodine Battery. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202302738 https://doi.org/10.1002/aenm.2023027386. AEM：利用自旋極化工程提高氮位點對氧還原和寬溫準(zhǔn)固態(tài)鋅-空氣電池的催化活性氧還原反應(yīng)（ORR）是開發(fā)高能量密度準(zhǔn)固態(tài)鋅-空氣電池（QZAB）的關(guān)鍵陰極反應(yīng)。然而，催化劑在極端條件下的活性和穩(wěn)定性尚未得到充分探索。鄭州大學(xué)Zhang Jianan利用自旋極化工程提高氮位點對氧還原和寬溫準(zhǔn)固態(tài)鋅-空氣電池的催化活性。1) 作者進(jìn)行了一系列系統(tǒng)實驗和理論計算，以研究通過一步熱解將FexCoy引入氮（N）摻雜的多孔碳（NPC）中以形成核殼結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以有效提高催化劑的活性，特別是在低溫下。由于5.12、5.11和5.06eV的功函數(shù)差異，在電荷轉(zhuǎn)移下，自旋極化電荷轉(zhuǎn)移到表面上的吡啶-N位點。2) 因此，表面上的吡啶-N位點具有不同程度的磁矩，這對形成OOH*和增強ORR活性至關(guān)重要。作者在?40°C下對QZABs中的Fe5Co5@NPC催化劑進(jìn)行了評估，并實現(xiàn)了高達(dá)117.6 mW cm?2的功率密度，僅比正常溫度低18.7%，循環(huán)壽命高達(dá)300小時。
Yifan Wei, et al. Boosting the Catalytic Activity of Nitrogen Sites by Spin Polarization Engineering for Oxygen Reduction and Wide-Temperature Ranged Quasi-Solid Zn–Air Batteries. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202303011https://doi.org/10.1002/aenm.2023030117. Nano Letters：金屬鈷和氧化鈷之間用于丙烯氫甲酰化的有效界面位點目前，短鏈烯烴的加氫甲酰化幾乎完全使用Rh催化劑進(jìn)行。考慮到銠資源的高成本和稀缺性，開發(fā)加氫甲酰化非貴金屬催化劑非常重要。在此，中科大曾杰教授，Xinlong Ma報道了一種高效的鈷基催化劑，其富含金屬和氧化鈷物質(zhì)之間的界面位點，用于在中等合成氣壓力下進(jìn)行短鏈烯烴丙烯的加氫甲酰化。 1）該催化劑在160 ℃、2 bar丙烯和40 bar CO/H2混合氣體（CO/H2=1:1）的甲苯中表現(xiàn)出252 mol molCo?1 h?1的高比活性。2）根據(jù)機理研究，金屬和氧化鈷物質(zhì)的界面促進(jìn)了CO和丙烯的吸附。此外，與金屬鈷相比，界面位點降低了CO*氫化和C?C偶聯(lián)的能壘。
Zhengtian Pu, et al, Efficient Interfacial Sites between Metallic and Oxidized Cobalt for Propene Hydroformylation, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03667https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03667
8. Nano Letters：仿生多氧化鈦簇可大大增強太陽能驅(qū)動的二氧化碳減排
開發(fā)具有優(yōu)異催化活性的人工酶并揭示其結(jié)構(gòu)和化學(xué)決定因素仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。在原子水平上具有明確配位環(huán)境的離散鈦氧簇可以模擬天然酶的關(guān)鍵催化中心并優(yōu)化電荷轉(zhuǎn)移動力學(xué)。在此，阿卜杜拉國王科技大學(xué)Huabin Zhang，中科院福建物構(gòu)所Jian Zhang報告了自組裝四面體 Ti4Mn3 團(tuán)簇的精確結(jié)構(gòu)定制，用于光催化 CO2 還原，并實現(xiàn)了 CO 在特定位點上的選擇性演化。1）實驗和理論模擬表明，Ti4Mn3團(tuán)簇的高催化性能應(yīng)與活性Mn位點和周圍功能微環(huán)境之間的協(xié)同作用有關(guān)。2）CO2光還原反應(yīng)的降低的能壘和CO*的適度吸附強度有利于CO的高選擇性演化。這項工作提供了分子尺度的精確結(jié)構(gòu)模型，以深入了解CO2光還原的人工酶。
Xin Wu, et al, Bioinspired Polyoxo-titanium Cluster for Greatly Enhanced Solar Driven CO2 Reduction, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03304 https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c033049. ACS Nano：通過優(yōu)化納米纖維網(wǎng)絡(luò)中的孔結(jié)構(gòu)和排列來提高呼吸納米過濾器的透氣性呼吸面罩是在公眾活動期間保護(hù)個人免受飛沫和顆粒物等空氣傳播危害的主要且最有效的手段。然而，傳統(tǒng)的帶靜電熔噴超細(xì)纖維口罩通常需要厚而致密的薄膜才能實現(xiàn)高過濾效率，這反過來會導(dǎo)致顯著的壓降并降低透氣性。在這項研究中，韓國科學(xué)技術(shù)院Il-Doo Kim開發(fā)了一種多重靜電紡絲系統(tǒng)，通過操縱納米纖維網(wǎng)絡(luò)的孔隙結(jié)構(gòu)來解決這個問題，包括使用通過電場引導(dǎo)靜電紡絲裝置產(chǎn)生的單軸排列納米纖維。1）與常見的隨機收集的微纖維膜相比，部分排列的雙納米纖維膜是通過靜電紡絲隨機的 150 nm 納米纖維基層和單軸排列的 450 nm 納米纖維間隔層在卷對卷收集器上制成的，提供了調(diào)節(jié)納米纖維膜孔結(jié)構(gòu)的有效方法。2）值得注意的是，具有亞微米孔隙結(jié)構(gòu)的雙納米纖維結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出纖維密度增加和體積密度降低，從而使過濾效率提高97%以上，壓降降低50%。這導(dǎo)致最高品質(zhì)因數(shù)為 0.0781。此外，納米纖維網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的亞微米孔隙結(jié)構(gòu)引入了額外的篩分過濾機制，確保在高濕度條件下甚至在用70%乙醇溶液洗滌后仍具有優(yōu)異的過濾效率。3）納米纖維口罩為保護(hù)人類呼吸系統(tǒng)提供了可持續(xù)的解決方案，因為它可以有效過濾和滅活人類冠狀病毒，同時使用的聚合物材料比熔噴過濾器少130倍。我們的過濾器的可重復(fù)使用性及其對聚合材料的最少使用將顯著減少塑料廢物，從而實現(xiàn)可持續(xù)的全球社會。
Jaehyeong Bae, et al, Advancing Breathability of Respiratory Nanofilter by Optimizing Pore Structure and Alignment in Nanofiber Networks, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c06060https://doi.org/10.1021/acsnano.3c06060
10. ACS Nano：具有雙機制的富氧空位 Bi2SeO5 納米片用于銨離子電池
銨離子具有輕摩爾質(zhì)量和小水合半徑的特點，NH4+與主體材料之間有趣的相互作用在水系儲能領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注，但很少有研究關(guān)注高性能NH4+存儲陽極。在此，中南民族大學(xué)Daohong Zhang，Qiufan Wang提出了一種基于Bi2SeO5納米片的高性能嵌入型水性銨離子電池（AIB）陽極。1）根據(jù)非原位表征，提出了層狀Bi2SeO5中伴隨氫鍵形成/斷裂的可逆NH4+/H+共嵌入/脫嵌和轉(zhuǎn)化反應(yīng)機制。因此，優(yōu)化的Bi2SeO5負(fù)極在1M NH4Cl電解質(zhì)中在0.3 A g?1下具有341.03 mAh g?1的高可逆容量，并且在3 A g?1下循環(huán)7000次后容量保持率高達(dá)86.7%，這與氧空位的存在增強了離子/電子轉(zhuǎn)移并促進(jìn)NH4+與主體材料之間氫鍵的形成。2）當(dāng)使用MnO2正極組裝搖椅式銨離子電池時，該裝置在0.15 A g?1時具有140.73 mAh g?1的超高容量，在功率密度為2985.07 W時能量密度為207.13 Wh kg?1 kg?1。這項工作為下一代AIB的高性能陽極設(shè)計提供了一種有前景的策略。
Dandan Ling, et al, Oxygen Vacancy-Enriched Bi2SeO5 Nanosheets with Dual Mechanism for Ammonium-Ion Batteries, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c08460https://doi.org/10.1021/acsnano.3c08460
