1. Nature Commun.：嵌段共聚物衍生的均勻中孔在高質(zhì)量負載下實現(xiàn)超快電子和離子傳輸
高質(zhì)量負載和快速電荷傳輸是贗電容器的兩個關(guān)鍵但通常相互排斥的特性。在傳統(tǒng)的碳載體上，由于厚的贗電容層和堵塞的孔，高質(zhì)量負載不可避免地導(dǎo)致電子傳導(dǎo)和離子擴散緩慢。弗吉尼亞理工大學(xué)Guoliang Liu課題組提出了利用嵌段共聚物的自組裝和微相分離的碳載體設(shè)計原理。嵌段共聚物衍生的PCF是MnO2的輕質(zhì)和高質(zhì)量負載載體。因為嵌段共聚物自組裝并且微相分離成均勻且連續(xù)的納米級域，在熱解后它們產(chǎn)生具有大表面積的互連中孔碳以沉積MnO2。
與所有其他碳載體不同，中孔是從大分子水平設(shè)計的，并提供高度均勻性。重要的是，研究者設(shè)計的中孔的平均直徑為11.7 nm，并且部分地填充有<2 nm厚的MnO2層。1）剩余的中孔為整個電極提供有效離子傳輸?shù)倪B續(xù)通道，顯著降低了離子擴散阻力。2）纖維狀碳網(wǎng)絡(luò)提供用于有效電子傳輸?shù)母咚俟罚恍枰魏螌?dǎo)電添加劑。這與硬化的中孔碳顆粒（如CMK-331）形成對比，后者要求聚合物粘合劑將離散的碳顆粒保持在一起。在接近7 mgcm-2的高質(zhì)量負載下，PCF負載的MnO2電極（PCF@MnO2）顯示出優(yōu)異的電子/離子傳輸和出色的電荷存儲性能，MnO2（約占總質(zhì)量的50％）的重量和面積電容分別達到1148 F g-1和3141 mF cm-2。
Liu T, Zhou Z, Guo Y, et al. Block copolymer derived uniformmesopores enable ultrafast electron and ion transport at high mass loadings.Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-08644-w
https://www.nature.com/articles/s41467-019-08644-w
2. Nature Commun.：鋰助力介孔氧化錳催化烯丙基醚的氧化
大多部分氧化通常需要昂貴的氧化劑，如過氧化物或其他物質(zhì)來驅(qū)動這種反應(yīng)。使用多孔催化劑選擇性生成酯是難以捉摸的。研究者報道了催化烯丙基醚有氧部分氧化成丙烯酸酯衍生物的第一個例子，丙烯酸酯可通過有氧催化氧化過程直接生產(chǎn)。在該低溫過程中使用烯丙基醚，其中鋰離子浸漬的介孔氧化錳Mn2O3作為多相催化劑。
該反應(yīng)在溫和條件下催化，沒有貴金屬，非均相催化劑可重復(fù)使用，易于分離。通過優(yōu)化反應(yīng)條件，實現(xiàn)了高達95％的二烯丙基醚的轉(zhuǎn)化率，其中丙烯酸烯丙酯的選擇性大于99％，該方法對烯丙基醚的氧化非常有吸引力。這些研究表明，N-羥基鄰苯二甲酰亞胺（NHPI）-空氣，過氧化氫和三氯乙腈CCl3CN在控制這些催化劑的活性，選擇性和穩(wěn)定性方面是必不可少的。研究者通過對照實驗確定了氧化反應(yīng)中這些關(guān)鍵因素的相互關(guān)系。基于對照實驗的結(jié)果，研究者提出了一種可能的反應(yīng)機制，自由基中間體形成，然后連續(xù)羥基化和氧化對于該反應(yīng)是重要的。介孔Mn2O3催化劑和CCl3CN中晶格氧的遷移促進了PINO自由基是該催化過程的關(guān)鍵因素。
Dutta B, Clarke R, Raman S, et al. Lithium promoted mesoporous manganese oxide catalyzed oxidation of allyl ethers. Nature Communications,2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-08619-x
https://www.nature.com/articles/s41467-019-08619-x
3. 華科Nature Commun.：多孔超交聯(lián)聚合物-TiO2-石墨烯復(fù)合光催化劑用于CO2轉(zhuǎn)化
以有效可見光驅(qū)動將CO2轉(zhuǎn)化為化學(xué)燃料的光催化效率很大程度上取決于CO2的捕獲和擴散。多孔捕獲材料具有豐富的吸附位點，但它們對CO2還原的催化活性低于半導(dǎo)體或貴金屬。有效的光催化劑需要高的CO2吸收以及短的擴散長度。通常光催化劑由于比表面積低并且缺乏匹配的孔，造成表面上的CO2吸附較低。華中科技大學(xué)Jingyu Wang和 Bien Tan團隊通過在TiO2官能化石墨烯（TiO2-FG）上原位編織超高交聯(lián)聚合物（HCP）來開發(fā)多孔復(fù)合結(jié)構(gòu)。
HCPs材料作為純有機微孔材料，具有較大的表面積，較高的CO2吸收率和優(yōu)異的物理化學(xué)穩(wěn)定性。這是在眾多報道的光催化劑中涉及微孔有機聚合物與光催化劑的組合用于CO2轉(zhuǎn)化的實例。該多孔超交聯(lián)聚合物-TiO2-石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)，其具有相對高的表面積988 m2 g-1和CO2吸收能力12.87wt％。該復(fù)合物在溫和的反應(yīng)條件下顯示出高的光催化性能，特別是對CH4生產(chǎn)(27.62 μmolg-1 h-1)，而不使用犧牲劑或貴金屬助催化劑。增強的CO2反應(yīng)性可歸因于改善的CO2吸附和擴散，可見光吸收和光生電荷分離效率。該策略為微孔有機聚合物與光催化劑的組合提供了新的見解，用于太陽能-燃料轉(zhuǎn)化。
Wang S, Xu M, Peng T, et al. Porous hypercrosslinked polymer-TiO2-graphene composite photocatalysts for visible-light-driven CO2 conversion.Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-08651-x
https://www.nature.com/articles/s41467-019-08651-x
4. 中科大吳宇恩AM：由金屬固體擴散誘導(dǎo)的嵌鈷-CNT薄膜作為三功能催化劑
用于氧還原反應(yīng)（ORR），析氧反應(yīng)（OER）和析氫反應(yīng)（HER）的穩(wěn)健且有效的三官能催化劑的開發(fā)是可再生金屬-空氣電池和水分解的核心。在一個獨立電極中實現(xiàn)三種功能的有效集成仍是一個巨大的挑戰(zhàn)。中科大吳宇恩課題組報道了一種新穎且簡便的策略來構(gòu)建鈷納米粒子包裹的3D導(dǎo)電膜（Co/CNF），這是通過整塊狀的鈷金屬箔的原位固體熱擴散誘導(dǎo)而成的。
制備過程：將三聚氰胺前體置于Co箔表面上，首先在較低的熱解溫度下，三聚氰胺在Co箔上轉(zhuǎn)化為氮碳。隨著溫度升高，表面的Co原子被拖出Co箔，形成揮發(fā)性Co物種，被大量空位和氮摻雜碳層的不飽和位點捕獲。同時，這些Co 氣流進一步聚集在碳表面形成Co NP，其用作種子并催化以使氮摻雜的CNT生長，形成Co NP嵌入碳納米管的3D結(jié)構(gòu)化膜。
碳纖維可以很容易地從Co箔上剝離，顯示出柔韌性和強度。Co/CNF的面積和形狀由塊狀Co箔基板嚴格調(diào)控。該薄膜可以直接預(yù)成型為自支撐和無粘合劑的電極，同時促進ORR，OER和HER反應(yīng)，并具有優(yōu)異的活性和穩(wěn)定性。這種“一體化”薄膜還表現(xiàn)出顯著的鋅空氣電池性能和整體水分解，證明了其在實際應(yīng)用中的可行性。
Yang Z, Zhao C, Qu Y, et al. Trifunctional Self‐Supporting Cobalt‐Embedded Carbon Nanotube Films for ORR, OER, and HER Triggered by Solid Diffusion from Bulk Metal.Advanced Materials. 2019.
DOI: 10.1002/adma.201808043
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201808043
5. 北科大董海峰AM：癌細胞膜偽裝的納米探針用于小鼠中miRNA的催化比率光聲成像
北京科技大學(xué)董海峰課題組設(shè)計了可激活的由DNA序列構(gòu)建的DNA-光聲探針，結(jié)合近紅外熒光團/猝滅劑對，有效接觸猝滅，通過miRNA靶激活，并由DNA燃料驅(qū)動，用于活小鼠中與腫瘤相關(guān)miRNA的催化比率PA成像。DNA-PA探針和谷胱甘肽（GSH）響應(yīng)性DNA燃料鏈同時通過二硫鍵錨定在癌細胞膜（MCF-7細胞）包裹的枝狀介孔SiO2納米粒子的表面上（DMSN-DP NPs）。一個miRNA目標可以通過熵驅(qū)動過程借助GSH響應(yīng)DNA燃料鏈從猝滅劑中觸發(fā)多個PA熒光探針的分解，從而導(dǎo)致PA信號比的顯著放大。
在活體小鼠中實現(xiàn)miRNA檢測，其具有比基于熒光可激活探針更高的成像深度和更大的空間分辨率。來自原始癌細胞的細胞膜用于偽裝DMSN-DNA探針（DMSN-DP@CM），賦予其良好的生物相容性，低細胞毒性和同型靶向能力，以逃避免疫清除并延長循環(huán)時間。
Zhang K, Meng X, Yang Z, et al. Cancer Cell Membrane Camouflaged Nanoprobe for Catalytic Ratiometric Photoacoustic Imaging of Micro RNA in LivingMice. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201807888
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201807888
6. 北航AM：具有各向異性膨脹的少層鉍烯用于高容量鈉離子電池
鉍由于其高理論體積容量和相對低的工作電位，是有希望作為可充電電池負極材料的。但其電荷存儲機制尚不清楚。北京航空航天大學(xué)Hua Wang和 Lin Guo團隊使用原位TEM、XRD以及理論分析，發(fā)現(xiàn)沿z軸發(fā)生的142％大的各向異性體積膨脹，很大程度上是由于在鈉化期間的合金反應(yīng)，降低了鉍電極的電化學(xué)性能。因此該團隊合成了具有大縱橫比的超薄少層鉍烯，其垂直于薄片表面的擴展方向不受限制，可以減輕沿z軸的膨脹應(yīng)變。具有可調(diào)厚度的獨立式鉍烯/石墨烯復(fù)合電極展示了驚人的穩(wěn)定性和高的鈉存儲容量12.1 mAh cm-2，這大大超過了大多數(shù)報道的電極材料。電荷存儲機制的澄清和所獲得的優(yōu)越面積容量有助于開發(fā)基于鉍的高性能負極用于電化學(xué)能量存儲。
Zhou J, Chen J, Chen M, et al. Few‐Layer Bismuthene with Anisotropic Expansion for High‐Areal‐Capacity Sodium‐Ion Batteries. Advanced Materials. 2019.
DOI: 10.1002/adma.201807874
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201807874
7. 鄢炎發(fā)AFM綜述：低帶隙混合錫鉛鈣鈦礦及其在串聯(lián)器件中的應(yīng)用
由于受Shockley-Queisser（SQ）輻射極限控制，鉛（Pb）鹵化物鈣鈦礦的能帶隙大于單結(jié)太陽能電池的最佳帶隙。混合錫（Sn）-Pb鹵化物鈣鈦礦引起了人們的極大關(guān)注，因為其帶隙可以調(diào)整到1.2 eV以下，這為制造全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池開辟了一條全新途徑，可以打破SQ輻射極限。鄢炎發(fā)課題組總結(jié)了低帶隙混合Sn-Pb PSC的發(fā)展及其在全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池中的應(yīng)用。其目的是促進開發(fā)新方法，以實現(xiàn)高效率低帶隙單結(jié)混合Sn-Pb PSC和全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池。
Wang C, Song Z, Li C, et al. Low-Bandgap Mixed Tin-Lead Perovskites and Their Applications in All-Perovskite Tandem Solar Cells. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201808801
https://doi.org/10.1002/adfm.201808801
8.ESM：紫外線固化的聚合物電解質(zhì)助力室溫LiNi0.85Co0.05Al0.1O2//Li固態(tài)電池
在本文中，研究人員報道了一種采用光聚合手段制備的高離子電導(dǎo)的聚合物電解質(zhì)并將其用于高壓正極固態(tài)鋰電池。研究人員通過傅立葉變紅外光譜對聚合物的聚合結(jié)構(gòu)進行了驗證，測定其室溫離子電導(dǎo)率高達2.35×10-4 S/cm，電化學(xué)穩(wěn)定窗口寬至0-4.63 V，且與金屬鋰電極適配超過2000小時而不短路。此外，研究人員組裝了LiMn0.8Fe0.2PO4/Li電池并對其電化學(xué)性能進行了評估。在0.1C的電流密度下最大放電比容量高達168.7 mAh/g，在0.5C下放電比容量為154.7 mAh/g，且60攝氏度下循環(huán)450周后容量保持率高達89.72%。
Wei Z, et al. UV-cured polymer electrolytefor LiNi0.85Co0.05Al0.1O2//Li solidstate battery working at ambient temperature. Energy Storage Materials, 2019.
DOI: 10.1016/j.ensm.2019.02.004
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829718313060?dgcid=rss_sd_all
