1. Nat. Rev. Bioeng：免疫調節納米藥物用于治療呼吸道感染 國家納米科學中心梁興杰研究員、廣州醫科大學郭偉圣教授和北京理工大學黃淵余教授對用于治療呼吸道感染的免疫調節納米藥物相關研究進行了綜述。1）免疫調節策略（如疫苗接種和免疫治療）是預防和治療呼吸道感染性疾病的重要途徑。已有研究表明，被工程改造或配制的納米藥物可以調節包括肺在內的多種組織中的宿主免疫。2）作者在文中綜述了納米疫苗的設計策略，包括基于脂質-納米載體的信使RNA納米疫苗，重點介紹了用于不同給藥途徑(包括鼻腔給藥)的工程化策略，并進一步討論了免疫調節納米藥物通過阻斷促炎信號通路和病毒進入、調節受刺激的免疫細胞和清除活性氧等方式治療呼吸道感染性疾病的研究；此外，作者也分析了COVID-19大流行前后呼吸道傳染病研究的受資助情況；最后，作者總結了免疫調節納米藥物在呼吸道感染治療領域中面臨的挑戰以及未來的發展前景。
Yafang Xiao. et al. Immunoregulatory nanomedicine for respiratory infections. Nature Reviews Bioengineering. 2023https://www.nature.com/articles/s44222-023-00131-82. Chem：用于光催化劑的陽離子交換改性納米結構光催化轉化太陽能在可持續能源生產和環境修復方面具有巨大潛力。近日，寧波工程學院Yang Dongjiang、Yang Weiyou對用于光催化劑的陽離子交換改性納米結構進行了綜述研究。1) 實現高性能光催化劑是實現使用光催化系統的主要挑戰之一。陽離子交換過程已成為一種用途廣泛的工具，其可以使用各種先進的光催化劑，在調整化學成分、晶相、摻雜、界面和形態等關鍵參數方面比直接合成策略具有更多的自由度。 2) 作者首先簡要介紹陽離子交換反應的基本原理，并全面概述了基于陽離子交換的納米結構光催化劑的設計和操作的最新進展。最后，作者對這一領域的挑戰和機遇進行了展望。
Huilin Hou, et al. Cation-exchange-upgraded nanostructures for photocatalysts. Chem 2023DOI: 10.1016/j.chempr.2023.11.009https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.11.009
3. JACS：氫鍵有機骨架材料限域提高酶的催化活性和穩定性
通過將容易損壞的酶修飾在工程化的納米陷阱中，有助于設計復合可持續發展的穩定酶催化劑。但是，納米載體具有無法避免的擴散能壘，因此如何均衡催化活性和穩定性是個很大的挑戰。有鑒于此，中山大學歐陽鋼鋒、沈勇、Guosheng Chen、廣州醫科大學黃思銘等通過氫鍵超分子組裝方法實現在界面進行酶活化。1）作者在氫鍵超分子材料中組裝酶，并且在納米陷阱的孔壁的確定位點修飾甲基。這種結構設計的超分子孔具有氫鍵作用，而且對于酶具有疏水相互作用。2）通過這種方法，從而將酶催化位點調整稱為合適的結構，具有較好的可接觸和結合能力，比原本的酶催化反應速率提高4.4倍，轉化能力提高4.9倍。
Siming Huang, et al, Hydrogen-Bonded Supramolecular Nanotrap Enabling the Interfacial Activation of Hosted Enzymes, J. Am. Chem. Soc. 2023DOI: 10.1021/jacs.3c09647https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c096474. JACS：通過混合接枝嵌段共聚物模板的分層結構納米復合材料：實現受控的納米結構和功能整合無機和聚合有機功能來創建復合材料為多功能材料的發現和制造提供了有效的策略。這些復合材料的特性超出了單個組件特性的簡單總和；它們受到這些組件的空間排列以及由此產生的同質/異質相互作用的深刻影響。在這項工作中，復旦大學Weihua Li，耶魯大學Mingjiang Zhong開發了一種簡便且高度適應性的方法，利用分層組裝的混合接枝嵌段共聚物（mGBCP）作為模板來制造納米結構聚合物-無機復合材料。1）這些 mGBCP 由不同的聚合物側鏈組成，這些側鏈以定義的序列共價連接到線性主鏈聚合物上，自組裝成具有獨立調節的納米和介觀晶格特征的有序分層結構。2）通過將 mGBCP 與不同尺寸的無機填料（例如金屬離子（約 0.1 nm）、金屬氧化物簇（0.5?2 nm）和金屬納米粒子（> 2 nm））共組裝，研究人員創建了具有受控中間填料的三維填料陣列分離和安排。3）通過在不同填料和 mGBCP 側鏈之間引入正交相互作用，多種類型的無機填料同時集成到 mGBCP 基質中。這產生了納米復合材料，其中每種類型的填料被選擇性地分離成具有基體定義的方向的特定納米域。開發的共組裝策略為分層結構納米復合材料提供了一種多功能且可擴展的途徑，為光電、傳感和催化領域的先進材料釋放了新的可能性。
Yazhen Xue, et al, Hierarchically Structured Nanocomposites via Mixed-Graft Block Copolymer Templating: Achieving Controlled Nanostructure and Functionality, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c10297https://doi.org/10.1021/jacs.3c102975. JACS：通過局部結構設計實現出色的儲能密度和 90% 以上的效率具有高可恢復能量密度（Wrec）和效率（η）的介電陶瓷電容器在先進電子設備中具有重要意義。然而，同時實現高 Wrec 和 η 參數仍然是一個挑戰。在此，北京科技大學Mingxue Tang，Hui Liu，Jun Chen基于密度泛函理論計算和局部結構分析，通過考慮Bi0.25Na0.25Ba0.5TiO3（BNT?50BT）作為具有大局部極化和結構畸變的基體材料，證明了開發上述電容器的可行性。1）通過簡單的化學改性，Bi0.25Na0.25Ba0.5Ti0.92Hf0.08O3獲得了顯著的Wrec和η分別為16.21 J/cm3和90.5%，這是已報道的η大于90%的塊體陶瓷中最高的Wrec值。2）晶格和原子尺度局部結構的檢查結果表明，無序的偏振分布和小納米區域（～3 nm）導致低磁滯和高效率。反過來，通過超高電場（80 kV/mm）激活的局部極化急劇增加，導致大極化和優異的能量存儲密度。因此，本研究強調化學設計應建立在對性能相關局部結構的清晰理解之上，以便能夠對高性能系統進行有針對性的調控。
Huajie Luo, et al, Outstanding Energy-Storage Density Together with Efficiency of above 90% via Local Structure Design, J. Am. Chem. Soc., 2023DOI: 10.1021/jacs.3c09805https://doi.org/10.1021/jacs.3c09805
6. Angew：稀土摻雜增強Pt3Ni的ORR催化壽命
如何緩解Pt合金催化劑的性能衰減，并且保持高質量活性和高壽命是個挑戰性非常大的課題。有鑒于此，中國科學院長春應化所邢巍、王穎、中國科學技術大學葛君杰、南洋理工大學Siyuan Zhu等報道通過引入稀土能夠在此表面結合氧，延緩吸附氧與表面Pt原子之間的交換，并且能夠阻礙Pt溶解，解決了這個Pt合金催化劑長期存在的問題。1）這種方法使用高溫熵驅動方式在Pt3Ni中引入Gd-O偶極結構，并且通過XAS表征驗證說明。Gd-O修飾的Pt3Ni催化劑的功率高達0.93 W cm-2，在0.8 V的電流密度達到562.2 mA cm-2，比DOE制定的目標更好。2）在40000次加速老化測試過程之后的質量活性仍達到1.04 A mgPt-1，這個數值比DOE 2025目標數值（0.44 A mgPt-1）高2.4倍，這是因為通過延緩氧交換弱化了Pt-Oads化學鍵相互作用。
Liting Yang, et al, Rare Earth Evoked Subsurface Oxygen Species in Platinum Alloy Catalysts Enable Durable Fuel Cells, Angew. Chem. Int. Ed. 2023 DOI: 10.1002/anie.202315119https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202315119
7. Angew：摻雜增強Pt合金ORR催化活性的機理
Pt合金是性能優異的酸性ORR催化劑。但是Pt合金通常面臨著浸出和降解導致合金的金屬損失，這導致損失了催化劑的穩定性和催化活性。最近，人們發現親氧元素摻雜能夠緩解催化劑中的金屬元素損失，比如人們發展了Mo摻雜Pt合金催化劑。有鑒于此，普渡大學曾振華等報道通過DFT理論計算研究這種親氧元素摻雜的Pt合金具有優異催化活性和穩定性的原因，并且研究摻雜劑的結構以及對電催化劑性能的影響。1）從Mo/Pt催化劑體系說明Mo能夠穩定Pt缺陷位點上的低維氫氧化物。研究發現通過特定的物理過程增強催化劑的結構穩定性和催化活性，其中Mo能夠防止缺陷位點的Pt溶解，而且在Pt臺階位點產生應力的方式間接的增強ORR催化活性。2）將Mo摻雜對Pt合金性能的影響進一步研究其他類型摻雜的影響，發現通過形成類似的低維氫氧化物能夠影響催化劑結構、穩定性、ORR本征催化活性、產生應力的方式調控電催化活性。
Kaustubh J. Sawant, et al, Origin of Stability and Activity Enhancements in Pt-based Oxygen Reduction Reaction Catalysts via Defect-Mediated Dopant Adsorption, Angew. Chem. Int. Ed. 2023DOI: 10.1002/anie.202312747https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202312747
8. AM：Sr摻雜IrMnO2/CNT電催化OER
發展價格合理的酸性OER催化劑非常重要。有鑒于此，華南理工大學蔣仲杰等報道在CNT基底上修飾粒徑為1.56 nm摻雜Sr的IrMnO2，命名為Sr-IrMnO2/CNT，表現優異的酸性OER性能。1）當Sr-IrMnO2/CNT的Ir比商用IrO2的量低3.5倍，在236.0 mV的過電勢就達到10 mA cm-2電流密度，而且能夠穩定工作>400 h。在1.53 V，Sr-IrMnO2/CNT的Ir質量活度比IrO2高39.6倍。形成固溶體和Sr摻雜是Sr-IrMnO2/CNT具有優異催化活性和穩定性的關鍵。2）通過DFT理論計算發現形成固溶體結構能夠促進Ir和Mn之間形成比較強的電子耦合，降低OER反應的決速步驟能壘。Sr-IrMnO2/CNT中的Sr摻雜通過提高Ir抗腐蝕和脫金屬的方式增強穩定性。使用Sr-IrMnO2/CNT構筑的電解槽和質子交換膜在酸性環境進行電催化表現優異的性能和耐久性。
Jianren Kuang, et al, Sr-stabilized IrMnO2 Solid Solution Nano-Electrocatalysts with Superior Activity And Excellent Durability for Oxygen Evolution Reaction in Acid Media, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202306934https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.2023069349. AEM：中間相改性使高性能富碘無機鈣鈦礦太陽能電池具有3000小時的穩定性鈣鈦礦膜中過量PbI2的存在對其長期穩定性產生了負面影響。近日，中國科學院大連化學物理研究所劉生忠、Wang Kai、北方民族大學Wang Kang提出了一種中間相改性（IPM）策略來消除殘留的PbI2，以提高無機CsPbI3型鈣鈦礦膜的質量，其中引入外源性試劑來處理中間相。1) 通過將殘余的PbI2轉化為新的1D鈣鈦礦相，IPM策略充當了縫合無機鈣鈦礦膜中晶界的貼片。此外，IPM策略不僅提高了鈣鈦礦膜的質量，而且通過加快中間相轉化過程和鈍化表面缺陷，減輕了能量無序，降低了陷阱態密度，延長了載流子壽命。2) 因此，作者獲得的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）具有≈20%的功率轉換效率（PCE）和83.3%的填充因子，并且其在沒有任何封裝的情況下在空氣中暴露3000小時仍具有優異的穩定性。
Simin Ma, et al. Intermediate Phase Modification Enables High-Performance Iodine-Rich Inorganic Perovskite Solar Cells with 3000-Hour Stability. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202303193https://doi.org/10.1002/aenm.20230319310. AEM：利用自組裝多孔絕緣層實現倒置無甲基銨鈣鈦礦太陽能電池快速傳輸和高效鈍化的雙重作用近年來，利用寬帶隙絕緣材料對鈣鈦礦進行表面改性已成為實現高效穩定鈣鈦礦太陽能電池的主要策略之一。然而，這種方法的一個重大障礙是鈍化質量和電荷傳輸。近日，中國科學院寧波材料技術與工程研究所葛子義、Yang Mengjin通過引入自組裝二苯基膦酸（DPPA）多孔層來克服這種權衡。1) 在鈣鈦礦表面上應用高濃度的DPPA溶液不僅可以使整個表面具有良好的鈍化，而且過量的DPPA將形成自組裝多孔絕緣層（PIL），其在絕緣層的界面處形成隨機亞微米開口，可用于加速電荷輸運。此外，鈣鈦礦表面的能級可以通過這種絕緣材料進行調制，以促進載流子傳輸。2) 作者發現，具有84.7%超高填充因子（FF）的無甲基銨p-i-n器件實現了超過24%的功率轉換效率（PCE），未封裝的器件表現出優異的熱穩定性和操作穩定性。
Jian Liu, et al. Dual Role of Rapid Transport and Efficient Passivation in Inverted Methylammonium-Free Perovskite Solar Cells Utilizing a Self-Assembled Porous Insulating Layer. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202303092 https://doi.org/10.1002/aenm.202303092
