1.Nature Commun.：負微分阻抗可以作為Li-O2電池放電容量的關鍵指標
在非水Li-O2電池體系中，氧的單電子還原和后續氧化鋰的形成都發生在放電過程中。氧化鋰可以通過兩種途徑轉化為不導電的過氧化鋰：正極表面的二次還原或溶液中的歧化反應。眾所周知，由于氧化鋰在這種類型的電解質中的穩定性由高供體數電解質促進因而十分有利于提升放電容量。在本文中，研究人員發現放電過程中陰極氧的還原反應表現出負差分阻抗。重要的是，負微分阻抗的大小隨系統成分的不同而變化，陰極電位相對于負微分阻抗的位置決定了反應路徑和放電容量。這一結果表明，鋰氧化物在陰極上的穩定性也有助于反應路徑的確定。
Hase Y, et al. Negative differential resistance as a critical indicator for the discharge capacity oflithium-oxygene batteries. Nature Communications, 2019.
DOI:10.1038/s41467-019-08536-z
http://feeds.nature.com/~r/ncomms/rss/current/~3/uMRNuoXqQ88/s41467-019-08536-z
2.JACS：硼單原子催化劑用于氮還原反應
澳大利亞斯威本科技大學Chenghua Sun課題組通過DFT研究了硼作為氮還原反應（NRR）的對位催化劑。與過渡金屬的活性中心需要空d軌道以接受氮分子的孤對電子機制不同，硼原子的sp3雜化軌道可形成B與N 反饋π鍵，這導致N-N π*軌道以及伴隨的N-N鍵序數的減少。研究證明硼的催化活性與硼原子和基質之間的電荷轉移程度高度相關。研究者通過在八種常用二維材料上加入一個硼原子構建了21個模型，研究了三種硼態，包括吸附的（A），取代的（S）和晶格硼（D）。研究結果發現，在這21種概念催化劑中，負載單硼原子的石墨烯和被單硼原子取代的h-MoS2被認為是最有前途的NRR催化劑，具有優異的能量效率和對析氫反應的選擇性。
Liu C, Li Q, Wu C, et al. Single-Boron Catalysts for Nitrogen Reduction Reaction. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.8b13165
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13165
3. 天津大學鞏金龍JACS：表面羥基對電化學CO2還原活性和穩定性的關鍵作用
表面羥基的作用對于理解金屬氧化物對CO2電還原反應（CO2ER）的催化性能具有重要意義。天津大學鞏金龍課題組采用SnOx作為模型系統，通過簡單的陽離子交換過程，調節羥基的覆蓋率，合成了具有定量控制表面羥基含量的Sn基催化劑（Sn分支）。用于CO2ER，法拉第效率（FE）為93.1％。研究結果顯示中等表面Sn-OH濃度的Sn分支實現了最佳的CO2穩定性。采用CV測試、原位ATR-SEIRAS和DFT計算，發現適量的表面羥基能夠提供通過氫鍵以H2CO3的形式促進CO2吸附的有效位點。但羥基較高的表面覆蓋率會導致Sn-OH的自還原。研究者提出通過H2CO3*，CO2· - 和HCOO *物種將CO2還原為HCOOH。該項研究還解釋了Sn基催化劑的自還原和CO2還原之間的競爭。
Deng W, Zhang L, Li L, et al. The Crucial Role of Surface Hydroxyls on the Activity and Stability in Electrochemical CO2 Reduction. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.8b13786
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13786
4. Angew.綜述：全聚合物太陽能電池的最新進展，挑戰和前景
二十多年來體相異質結聚合物太陽能電池（BHJ-PSC）的研究主要是供體：基于聚合物供體和富勒烯分子受體的受體BHJ共混物。但這種情況最近發生了變化，非富勒烯PSC發展非常迅速。非富勒烯PSC的功率轉換效率現已達到15％以上，遠遠高于最有效的基于富勒烯的PSC。
在各種非富勒烯PSC中，基于聚合物供體-聚合物受體BHJ的全聚合物太陽能電池（APSCs）引起了越來越多的關注，其具有以下吸引力：1）聚合物供體/聚合物受體對具有大的且可調的光吸收；2）BHJ薄膜形態的穩健性；3）與大規模/大面積制造的兼容性；4）電池對外界環境和機械應力的長期穩定性。該綜述強調了APSC提供的機遇，選擇適合這些設備的聚合物系列，并進行優化以進一步提高性能，并討論了在商業應用中APSC開發面臨的挑戰。
Wang G, Melkonyan F S, Facchetti A, et al. All‐Polymer Solar Cells: Recent Progress, Challenges, and Prospects.Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201808976
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201808976
5.Angew.：通過Li與二維材料的共沉積實現穩定金屬鋰負極
鋰金屬負極憑借其高能量密度而成為新一代電池技術的最有力競爭者。然而，最近有關金屬鋰負極的研究受到了金屬鋰枝晶的限制。鋰具有與聚合物相當的軟度，這啟發了研究人員利用軟硬結合的無機-有機薄層來抑制金屬鋰枝晶的生長。在本文中，研究人員將金屬鋰視作軟性有機片段并選擇膠體蛭石片作為硬質無機組分來抑制金屬鋰枝晶的生長。蛭石片上具有較高的負電荷，能夠吸收電解液中大量Li+從而與金屬鋰實現共沉積，使枝晶變粗從而形成巖石狀形狀的沉積形貌。在表面吸附的Li沉積后，蛭石片重新帶滿負電荷并使得基底沿著電場分布從而進一步吸附新的Li+促進均勻沉積。
Ma Q, et al. Biomimetic Designed Stable Lithium Metal Anodes by Co‐depositing Li with 2D Materials Shuttle. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/ange.201900783
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201900783?af=R
6.AEM：鈣-金屬合金負極助力可逆鈣離子電池
鈣離子電池由于其潛在的高容量和高電壓而有望實現電動汽車等新興應用所需的高能量密度。鈣離子電池的發展受到鈣離子在石墨和金屬鈣負極中嵌入困難和缺乏合適電解質的限制。最近，使用Sn負極的高壓鈣離子電池（4.45 V）被報道能夠實現超過300周的杰出循環穩定性。在本文中，研究人員對Sn的電化學鈣化反應過程進行了計算研究并利用密度泛函理論計算探討了反應驅動力與鈣含量的關系。該項研究實現了識別鈣化控制過程極限的閾值電壓。此外，研究人員利用這些信息設計了四步篩選策略并利用此策略搜索了具有更高性能的負極材料。
Yao Z, et al. Discovery of Calcium‐MetalAlloy Anodes for Reversible Ca‐Ion Batteries. Advanced Energy Materials, 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201802994
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201802994?af=R
7.CM：原位監測鋰離子電池中F鍵的形成
在本文中，研究人員采用原位電化學質譜對磷酸三甲基硅（TMSPa）用作Li-rich/NCM全電池中1 M LiPF6 in FEC-DEC電解液添加劑時電池中的氣體演化進行了研究。研究人員發現TMSPa既不影響負極表面SEI膜的形成也不會影響正極表面的重構，而是成為HF和LiF的清道夫。TMSPa 添加劑因此能夠降低電解液的電化學酸性并抑制LiPF6的進一步分解，因而使得電池內部電化學阻抗降低、電化學性能更出眾。此外，TMSPa與氟化物的選擇性反應使得其能夠成為原位電化學質譜方法研究HF/LiF的化學探針。通過這種方法可以對SEI膜的形成、高于4.2 V時質子與反應氧的形成、正負極間的交叉污染等問題進行研究。
Bolli C, et al. Operando Monitoring of F- Formationin Lithium Ion Batteries. Chemistry of Materials, 2019.
DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b03810
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.chemmater.8b03810
8. Desalination綜述：核能脫鹽技術—最先進的淡化工藝
熱脫鹽是一種利用傳統化石燃料來滿足需求的能源密集型工藝。目前的研究工藝旨在探尋化石燃料的替代品來驅動熱脫鹽技術的發展。核技術由于回收了大量的有用熱量而為發電和海水脫鹽（海水淡化）提供了可行選擇。大型或中小型核反應堆可以利用熱能產生的蒸汽現場發電，從而為熱脫鹽和膜脫鹽提供動力。本文從多個角度對核脫鹽技術進行了概括總結，其中包括與脫鹽過程相結合的不同核反應堆以及與核反應堆耦合的混合脫鹽系統。本文還討論了核脫鹽實踐的安全性與公眾接受度以及有關核脫鹽技術的最新經濟研究與評估。
Al-Othman A, et al. Nuclear desalination: A state-of-the-art review. Desalination, 2019.
DOI: 10.1016/j.desal.2019.01.002
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916418323531?dgcid=rss_sd_all
