1. 北京大學(xué)Nature Nanotech.：抗CO中毒的Pt基催化劑！
發(fā)展新型高效貴金屬催化劑，提高貴金屬催化劑對CO耐受度，甚至直接利用粗氫進(jìn)行低溫催化加氫反應(yīng)，從而降低加氫成本和工業(yè)催化裝置的復(fù)雜性是該研究領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。有鑒于此，北京大學(xué)馬丁教授課題組與中國科學(xué)院大學(xué)周武研究員課題組、山西煤化所/中科合成油溫曉東研究員課題組合作，通過對Pt/α-MoC催化劑電子性質(zhì)的精確調(diào)控，即通過定向控制碳化鉬基底和負(fù)載于其上的原子級分散的Pt物種間的電子轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)對CO與Pt前線軌道相互作用的調(diào)變，成功弱化了CO在貴金屬Pt上的吸附。
圖：Pt/α-MoC及Pt/C 催化劑在含有不同CO濃度反應(yīng)氣氛和溶劑中的催化硝基苯加氫活性比較
他們將該催化劑應(yīng)用于以含有100-1000 ppmCO的氫氣為氫源的硝基苯催化加氫反應(yīng)中，實現(xiàn)了Pt基催化劑抗CO中毒催化加氫性能，而這是傳統(tǒng)Pt基催化劑所不具備的特性。在更具挑戰(zhàn)的硝基苯衍生物選擇性加氫反應(yīng)中，該催化劑表現(xiàn)出高效的選擇性加氫性能，特別是對硝基苯乙烯和硝基苯乙炔的加氫選擇性均高達(dá)>99.9%，使得反應(yīng)產(chǎn)物無需再經(jīng)分離提純，可減少高階化學(xué)品生產(chǎn)的工序并降低成本。更值得一提的是，該催化劑在水為溶劑的催化加氫過程中實現(xiàn)了全濃度抗CO中毒的加氫性能，并且維持了較高催化活性（~3400 h-1）和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。這項研究開辟了利用粗氫、重整氣乃至CO+H2O等多種氫源直接用于高效選擇性加氫反應(yīng)的新途徑。
Lin L, Yao S, Gao R, et al. A highly CO-tolerant atomically dispersed Pt catalyst for chemoselective hydrogenation. Nature Nanotechnology, 2019.
DOI: 10.1038/s41565-019-0366-5
https://www.nature.com/articles/s41565-019-0366-5
2. Nature Nanotech.：金屬納米顆粒在燃料電池中的奇妙之旅！
研究者期望高活性的金屬納米顆粒用于高溫電催化，如，用于固體氧化物電化學(xué)電池中，但納米尺寸顆粒的低熱穩(wěn)定性和要求同時支持離子和電子傳輸?shù)碾姌O結(jié)構(gòu)復(fù)雜界面，難以確定嵌入復(fù)雜電極結(jié)構(gòu)中的納米顆粒確切的催化作用。韓國Hyun You Kim?, Sang Ouk Kim和WooChul Jung團(tuán)隊提供了金屬納米粒子增強氧化物電極反應(yīng)性的準(zhǔn)確分析，其中所有的粒子均參與反應(yīng)。尺寸為10 nm的單分散顆粒（Pt，Pd，Au和Co）且在高溫（超過600℃）下穩(wěn)定存在，通過自組裝納米圖案將其均勻地分布在混合導(dǎo)電氧化物電極上作為模型電化學(xué)電池。研究者確定了金屬催化劑如何在二氧化鈰基電極表面上激活氫電氧化，并通過適當(dāng)選擇金屬來量化反應(yīng)速率增加的速度。這些結(jié)果表明了用于高溫電化學(xué)應(yīng)用的理想電極設(shè)計。
Choi Y, Cha S K, Ha H, et al. Unravelling inherent electrocatalysis of mixed-conducting oxide activated by metal nanoparticle for fuel cell electrodes. Nature Nanotechnology, 2019.
DOI: 10.1038/s41565-019-0367-4
https://www.nature.com/articles/s41565-019-0367-4
3. 香港中文大學(xué)Nature Mater.：高效率長壽命的有機-氧電池
堿金屬-氧氣電池具有高重量能量密度，但具有低倍率，差循環(huán)壽命和與金屬陽極相關(guān)的安全危害。香港中文大學(xué)Yi-Chun Lu課題組報道了一種安全、高效率和長壽命的氧氣電池，其中鉀聯(lián)苯絡(luò)合物為負(fù)極，二甲基亞砜介導(dǎo)的鉀超氧為正極。所提出的鉀聯(lián)苯配合物-氧電池具有前所未有的循環(huán)壽命（3000次循環(huán)），在4.0 mA cm-2的高電流密度下具有優(yōu)異的庫侖效率（超過99.84％）。研究者通過向苯環(huán)中加入給電子甲基，進(jìn)一步降低了聯(lián)苯的氧化還原電位，成功地實現(xiàn)了在0.14 V的氧化還原電位（K / K+），證明了進(jìn)一步改善堿金屬有機-氧電池的電池電壓和能量密度的方向和機會。
Cong G, Wang W, Lai N-C, et al. A high-rate and long-life organic–oxygen battery. Science, 2019.
DOI: 10.1038/s41563-019-0286-7
https://www.nature.com/articles/s41563-019-0286-7
4. Nature Energy：劉俊、鮑哲南、崔屹、Goodenough、張繼光等論述500 kW/h的實用化之路！
鋰離子電池本征能量的限制，應(yīng)難以滿足當(dāng)今世界對能源存儲和電力應(yīng)用（尤其是電動汽車）不斷增長的需求。越來越多的研究人員認(rèn)為，鋰金屬負(fù)極才是可與新興的高容量正極材料相匹配的最佳之選。然而，目前大量研究都集中在電池材料水平，關(guān)于電池設(shè)計原理的論述偏少。有鑒于此，劉俊、鮑哲南、崔屹、Goodenogh、張繼光等國際重要課題組集中討論了如何使用高鎳含量NMC（Ni>60%）作為正極材料的可充電鋰金屬電池，實現(xiàn)高于350 Wh kg-1，以至于500 Wh kg-1的比能量所需的關(guān)鍵條件。
本文要點：
1. 系統(tǒng)分析了影響電池循環(huán)壽命的關(guān)鍵因素，包括如正極負(fù)載，電解質(zhì)量和鋰箔厚度。尤其是，大量論文報道的扣式電池測試中使用的大量過量的電解質(zhì)量、高鋰箔厚度和低正極負(fù)載（1 mAh cm-2或更低），將人為地延長循環(huán)壽命，完全無法反應(yīng)袋式電池真實工作情況。
2. 具體確定了幾個重要的策略，以減少電解質(zhì)鋰反應(yīng)，保護(hù)鋰表面和穩(wěn)定陽極結(jié)構(gòu)的長循環(huán)高比能電池。
1）對循環(huán)的Li金屬負(fù)極進(jìn)行定量分析；
2）采用新的電解質(zhì)和添加劑；
3）保護(hù)鋰金屬；
4）更薄的鋰負(fù)極和構(gòu)筑結(jié)構(gòu)
Liu J, Bao Z, Cui Y, et al. Pathways for practical high-energy long-cycling lithium metal batteries. Nature Energy, 2019.
DOI: 10.1038/s41560-019-0338-x
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0338-x
5. 芝加哥大學(xué)Nature Photonics：量子點光電二極管用于雙波段紅外成像
隨著對可以區(qū)分重合光譜信息的敏感，低成本和規(guī)模化器件的需求的不斷增長，紅外多光譜成像引起了極大的興趣。然而，這種探測器的廣泛使用仍然受到外延半導(dǎo)體的高成本的限制。相比之下，溶液可加工和寬光譜可調(diào)的膠體量子點（CQD）可用于各種廉價的高性能光電器件。芝加哥大學(xué)的Philippe Guyot-Sionnest開發(fā)了一個雙端CQD雙頻段探測器，它在兩個不同的頻段提供偏置可切換的頻譜響應(yīng)。通過設(shè)計強大且空間穩(wěn)定的摻雜工藝，產(chǎn)生背對背二極管結(jié)構(gòu)的兩個整流結(jié)的垂直堆疊。通過控制偏置極性和幅度，探測器可以在低頻紅外線和中波紅外線之間快速切換。通過雙波段紅外成像和遠(yuǎn)程溫度監(jiān)測，證明了探測器的優(yōu)異性能。
Tang X, Ackerman M M, Chen M, et al. Dual-band infrared imaging using stacked colloidal quantum dot photodiodes. Nature Photonics, 2019.
DOI: 10.1038/s41566-019-0362-1
https://doi.org/10.1038/s41566-019-0362-1
6. AM綜述：仿生粘合劑架構(gòu)：從皮膚貼片到集成式生物電子設(shè)備
自然界中有著各種層次結(jié)構(gòu)的附著現(xiàn)象。有研究證明，利用這類現(xiàn)象可以在不使用任何化學(xué)膠水的情況下，在皮膚或濕潤的內(nèi)臟上開發(fā)出具有很好的生物相容性的膠粘劑。這種仿生的膠粘劑系統(tǒng)也已經(jīng)成為重要的解決人機交互問題的智能有機連接設(shè)備，可以用于對疾病進(jìn)行診斷和治療。韓國成均館大學(xué)Changhyun Pang教授課題組從獨特的結(jié)構(gòu)特性、物理相互作用的機制以及制備方法等方面綜述了仿生粘接結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展；對仿生膠粘劑的醫(yī)學(xué)應(yīng)用，包括皮膚貼片和多功能生物電子設(shè)備等；最后也簡要討論了這一領(lǐng)域在當(dāng)前所面臨的挑戰(zhàn)和未來的應(yīng)用前景。
Baik S, Lee H J, et al. Bioinspired Adhesive Architectures: From Skin Patch
to Integrated Bioelectronics. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201803309
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201803309
7. 長春應(yīng)化所AM：通過Cs2GeF6雙鈣鈦礦的表面轉(zhuǎn)化成CsPbX3量子點
Wei等人報道了通過Cs2GeF6雙鈣鈦礦與PbX2的表面化學(xué)轉(zhuǎn)化，外延合成CsPbX3鈣鈦礦量子點（QD）。結(jié)果表明，Cs2GeF6雙鈣鈦礦表面部分轉(zhuǎn)化為CsPbX3鈣鈦礦QDs，形成CsPbX3/Cs2GeF6雜化結(jié)構(gòu)。理論計算表明，CsPbBr3轉(zhuǎn)換在Cs2GeF6邊緣通過多個PbBr64-層進(jìn)行連續(xù)生長。并可以獲得發(fā)光和色可調(diào)的CsPbX3 QD，并且由于錨定效應(yīng)這些產(chǎn)物具有高穩(wěn)定性。此外，通過將紅色發(fā)光的Cs2GeF6：Mn4+部分地轉(zhuǎn)換為綠色發(fā)光CsPbBr3，可以將CsPbBr3 / Cs2GeF6：Mn4+雜化物用作藍(lán)色LED芯片上的低鉛雜化鈣鈦礦磷光體以產(chǎn)生白光。
Wei Y, et al. Epitaxial Growth of CsPbX3 (X = Cl, Br, I) Perovskite Quantum Dots via Surface Chemical Conversion of Cs2GeF6 Double Perovskites: A Novel Strategy for the Formation of Leadless Hybrid Perovskite Phosphors with Enhanced Stability. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201807592
https://doi.org/10.1002/adma.201807592
8. Nano Lett.：組分的精確調(diào)控構(gòu)筑高效率Cs2AgBiBr6鈣鈦礦太陽能電池！
鉛的毒性是鉛鹵化鈣鈦礦材料面向商業(yè)化的一大障礙。因此，非鉛鈣鈦礦材料得到了廣泛的研究。近日，蘇州大學(xué)Liang-Sheng Liao、Zhao-Kui Wang聯(lián)合加州大學(xué)洛杉磯分校楊陽教授系統(tǒng)研究了Cs2AgBiBr6薄膜沉積技術(shù)（真空沉積vs溶液處理）。研究者發(fā)現(xiàn)，溶液處理的Cs2AgBiBr6薄膜具有更高的結(jié)晶度、窄的電子帶隙、長的光激發(fā)壽命、高的遷移率。這些優(yōu)異的光電性質(zhì)得益于溶液處理實現(xiàn)Cs2AgBiBr6組分的精確調(diào)控。此外，溶液處理的Cs2AgBiBr6薄膜構(gòu)筑了高性能鈣鈦礦太陽能電池，轉(zhuǎn)換效率高達(dá)2.51%，是基于Cs2AgBiBr6雙鈣鈦礦太陽能電池中記錄性效率。
Igbari F, et al. Composition Stoichiometry of Cs2AgBiBr6 Films for Highly Efficient Lead-Free Perovskite Solar Cells. Nano Letter, 2019.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00238
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00238
9. 山東大學(xué)ACS Nano：發(fā)現(xiàn)鋁納米粒子氧化過程中的鏈狀形核與生長機理
由于尺寸效應(yīng)，金屬納米粒子通常表現(xiàn)出不同于塊體金屬的氧化機制，但是，人們對納米尺度下金屬的氧化反應(yīng)機理認(rèn)識較少。山東大學(xué)李輝教授和蔣妍彥教授團(tuán)隊首次發(fā)現(xiàn)了鋁納米粒子表面氧化物的鏈狀形核與生長機理。研究結(jié)果表明，納米尺度下的氧化反應(yīng)在鋁納米粒子表面具有選擇性。氧化物優(yōu)先在配位數(shù)較低、活性較高的位點處形核，從而形成鏈狀氧化物核心。在低溫和低濃度氧氣條件下，形核后的鏈狀氧化物將繼續(xù)在粒子表面生長，最終形成金屬-氧化物的核-殼結(jié)構(gòu)；而在較高溫度和較高氧氣濃度時，氧化物會在動能和內(nèi)應(yīng)力的共同作用下外延生長形成鏈狀氧化物的結(jié)構(gòu),甚至脫離基體生成獨立的氧化物團(tuán)簇。
Zhang X, Fu C, et al. Atomistic Origin of the Complex Morphological Evolution of Aluminum Nanoparticles during Oxidation: A Chain-Like Oxide Nucleation and Growth Mechanism. ACS Nano, 2019.
DOI: 10.1021/acsnano.8b07633
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.8b07633
10. 王璐璐＆蔣建東AFM：響應(yīng)雙刺激，靶向腸道微生物的納米材料用于改善肥胖倉鼠的代謝狀況
腸道菌群失調(diào)是一種會導(dǎo)致能量代謝紊亂的發(fā)病機制，這也是治療疾病的一種新的策略。小檗堿(BBR)是一種植物性藥物，對代謝性疾病具有治療作用。大量報道顯示，BBR對腸道微生物群具有一定的調(diào)節(jié)作用。
中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院王璐璐研究員和蔣建東教授合作設(shè)計了一種對pH和腸道菌群雙刺激響應(yīng)的特異性結(jié)腸給藥系統(tǒng)BBR-CS /PT-NP。實驗發(fā)現(xiàn)在口服材料后，該系統(tǒng)在胃和小腸內(nèi)會保持穩(wěn)定，而到達(dá)富含腸道細(xì)菌的結(jié)腸段后BBR會被突然釋放。這是由于細(xì)菌產(chǎn)生的酶會降解納米顆粒，導(dǎo)致BBR直接暴露在腸道微生物群中。研究在高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖倉鼠模型實驗中發(fā)現(xiàn)，BBR- CS /PT-NP可以有效抑制體重增加和脂肪沉積，降低血脂和血糖水平并緩解脂肪肝，其效果明顯高于單純的BBR治療。綜上所述，這一研究為設(shè)計以腸道微生物為靶點，改善代謝紊亂的藥物提供了一種新的策略。
Guo H H, Ma C, et al. Dual-Stimuli-Responsive Gut Microbiota-Targeting
Berberine-CS/PT-NPs Improved Metabolic Status in Obese Hamsters. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201808197
https://doi.org/10.1002/adfm.201808197
11. AFM：鉍摻雜MAPbI3多晶薄膜的誘導(dǎo)穩(wěn)定塞貝克效應(yīng)
近日，華中科技大學(xué)Ling Xu及Bin Hu深入研究了鉍摻雜MAPbI3多晶薄膜的熱電特性。研究發(fā)現(xiàn)，Bi摻雜可以大幅提高MAPbI3的穩(wěn)定性和熱電性能。Bi位于晶界處以修飾晶界附近的載流子通道，有效減少了離子遷移和促進(jìn)電荷傳輸。此外，Bi摻雜可以鈍化鈣鈦礦缺陷，增加MAPbI3的極化效應(yīng)，從而大大提高了MAPbI3的載流子遷移率。Bi摻雜還可以誘導(dǎo)形成小晶粒MAPbI3鈣鈦礦，小晶粒尺寸的鈣鈦礦不但可以阻止相變的發(fā)生，還能有效提高鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。Bi摻雜的鈣鈦礦塞貝克電壓變化小于未摻雜鈣鈦礦，也意味著Bi摻雜MAPbI3薄膜更穩(wěn)定。該研究表明，Bi摻雜有機-無機雜化鈣鈦礦材料是實現(xiàn)穩(wěn)定熱電和光伏性能的有效策略。
Xiong Y, et al. Bismuth Doping-Induced Stable Seebeck Effect Based on MAPbI3 Polycrystalline Thin Films. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201900615
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201900615
12. 韓國延世大學(xué)Nano Energy：氨基酸鹽增強鈣鈦礦太陽能電池的水穩(wěn)定性
Yun等人將氨基酸碘化物鹽基分子交聯(lián)劑，對氨基苯甲酸（PABA?HI）添加到鈣鈦礦前體溶液中以增強薄膜濕度穩(wěn)定性。PABA?HI的剛性分子結(jié)構(gòu)改善了鈣鈦礦太陽能電池（PVSCs）的晶體取向，陷阱密度和光伏性能。PABA?HI可通過氫鍵有效地與Pb-I骨架相互作用。研究表明，證實了PABA?HI在晶界處的存在;鈍化晶界并改善水分穩(wěn)定性。當(dāng)在25 ℃下相對濕度為75％的情況下儲存312小時后，PABA?HI添加的器件仍保留了其初始效率的91％。
Yun S-C, et al. Amino Acid Salt-Driven Planar Hybrid Perovskite Solar Cells With Enhanced Humidity Stability. Nano Energy, 2019.
DOI: 10.1016/j.nanoen.2019.02.064
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519301776
