1. Nature Commun.：室溫下轉化氣態CO2，制成碳電池！
負碳排放技術對于維持未來氣候的穩定至關重要，但CO2的氣體形態給這一溫室氣體的長期封存帶來了困難。雖然很多研究都專注于將CO2還原成高附加值產品（如化學原料和燃料），但這些方法無法實現永久性碳捕捉（因為合成的燃料只會被用來燃燒）。
近日，澳大利亞新南威爾士大學的Kourosh Kalantar-Zadeh、墨爾本皇家理工大學的Torben Daeneke、新南威爾士大學的Dorna Esrafilzadeh和同事研發了一種液態金屬電催化劑，可以在室溫下將氣態CO2直接轉化為含碳固體。這一液態金屬催化劑基于無毒鎵合金，能防止結焦（即固碳吸附于催化劑表面，降低催化劑的活性）。作者隨后將收集得到的固體產物制成超級電容器，該超級電容器未來有望成為輕量級電池材料。作者指出，此前的碳納米材料制備方法通常需要幾百攝氏度的高溫，而他們研發的技術可以幫助降低CO2轉化的高能耗需求。作者認為該方法有望成為可行的負碳排放技術。
Esrafilzadeh D, et al. Room temperature CO2 reduction to solid carbon species on liquid metals featuring atomically thin ceria interfaces. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-08824-8
https://www.nature.com/articles/s41467-019-08824-8#auth-1
2. 美國阿貢國家實驗室Nature Commun.：催化難題被攻破，超低溫氧化脫氫
開發高效，經濟且選擇性好的催化劑用于氧化脫氫反應是當前工業生產中的一大難題。目前，用于氧化脫氫反應的催化劑均需要苛刻的反應條件，其反應溫度一般在400 oC以上。近日，美國阿貢國家實驗室的Larry A. Curtiss教授和Stefan Vajda教授報道了兩種超小的(CoO)x作為催化劑，分別記為Co4和Co27，它們可以在低溫下實現了環己烷的氧化脫氫。
研究表明，該催化劑在100 oC時便可以高效催化環己烷的氧化脫氫；通過調控O2與環己烷的比例，成功獲取高選擇性的氧化脫氫產物。理論研究表明，催化活性的中心為Co，它們自身的氧化性大幅降低了環己烷的結合能，使其在低溫下順利脫附。
Lee S, Halder A, Ferguson G A, et al. Subnanometer cobalt oxide clusters as selective low temperature oxidative dehydrogenation catalysts. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/ s41467-019-08819-5
https://www.nature.com/articles/s41467-019-08819-5
3. Nature Commun.：研究新進展！鹵化鉛鈣鈦礦實現連續波放大自發發射
連續波（CW）激發下的持續受激發射是開發激光增益介質新型半導體材料的先決條件。雖然雜化的有機無機鹵化鉛鈣鈦礦具有作為光學增益介質的潛能引起了很多關注，但室溫CW產生激光尚未能實現。近日，德國卡爾斯魯厄理工學院的Uli Lemmer研究團隊在這方面取得重大進展，研究人員在溫度120 K條件下，在相穩定鈣鈦礦中實現了CW放大自發輻射（ASE）。在進行低溫冷卻時，相穩定的鈣鈦礦可以保持其室溫相，并且在較高溫度下可能維持CW產生激光。研究者還發現，在80 K時，CW ASE的閾值水平為387 W cm-2。同時，單一相的鈣鈦礦薄膜可以通過進一步優化材料質量來維持CW受激發射。
Philipp B, et al. Continuous wave amplified spontaneous emission in phase-stable lead halide perovskites. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-08929-0
https://www.nature.com/articles/s41467-019-08929-0
4. 哈佛大學醫學院Nature Commun.：光觸發靶向的納米顆粒治療脈絡膜新生血管
脈絡膜的血管新生(CNV)是濕性老年眼底黃斑變性(AMD)的主要致盲原因。目前的治療方法需要進行重復的玻璃體內注射，這是非常痛苦的并且可能導致感染，出血，和視網膜脫落。哈佛大學醫學院Weiping Wang團隊開發了一種可以靜脈注射，光觸發靶向病變的局部脈絡膜并遞送藥物的納米材料(NP-[CPP])。
NP-[CPP]是由細胞穿透肽(CPP)修飾的PEG-PLA鏈組成，而光裂解基團DEACM附著在CPP上，可以抑制細胞對NP-[CPP]的攝取。藍光照射后可使DEACM從CPP中分離出來，使CPP從NP核遷移到表面并使其具有活性。在激光誘導的CNV小鼠模型實驗中發現，靜脈注射NP-[CPP]并結合對眼部的照射可使得NP在新生血管病變中積累。而進一步負載阿霉素后，NP-[CPP]可以作為藥物遞送系統來顯著降低眼部新生血管病變的大小。
Wang Y F, Liu C H, et al. Intravenous treatment of choroidal neovascularization by photo-targeted nanoparticles. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-08690-4
https://doi.org/10.1038/s41467-019-08690-4
5. 林文斌JACS：鈦基納米金屬有機骨架用于I類光動力治療
納米金屬有機骨架(nMOFs)具有較高的光敏劑負載效率，活性氧(ROSs)易擴散性以及良好的生物降解性等優點，在光動力治療(PDT)領域具有很好的應用潛力。然而，目前在PDT中對nMOFs的探索仍然局限于依賴氧的II型機制。芝加哥大學林文斌教授團隊報道了一種新的耐乏氧的I型PDT nMOF材料Ti-TBP。在光輻照下，Ti-TBP不僅可以使敏化單線態氧的產生，而且可以將電子從受激發的TBP*物種轉移到Ti4+基結構單元上，形成TBP?+配體和Ti3+中心來對產生的超氧化物、過氧化氫和羥基自由基進行傳播擴散。結果證明，Ti-TBP介導的PDT可以產生4種不同的ROSs，具有良好的抗癌效果，可以實現98%的腫瘤消退和60%的治愈率。
Lan G X, Ni K Y, et al. Titanium-Based Nanoscale Metal-Organic Framework for Type I Photodynamic Therapy. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.8b13804
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13804
6. 裴堅JACS：首例！！！可調節能級的有機半導體合金問世
連續帶結構調整，例如摻雜不同的原子，是無機半導體最重要的特征之一。然而，這在有機半導體中很難實現。北京大學裴堅聯合多家研究機構第一次報道了通過將結構相似的衍生物合金化為單相來微調有機半導體帶結構。
通過在主鏈的不同位置引入鹵素原子，獲得具有互補的分子內或分子間電荷分布的BDOPV衍生物。為了使庫倫引力的相互作用最大化，并使排斥相互作用最小化，它們在單組分或合金單晶中形成反平行的共面堆積，從而產生有效的π軌道重疊。受益于自組裝誘導的固態“烯烴復分解”反應，首次觀察到三種BDOPV衍生物在一個單晶中共結晶。具有不同能級的分子像無機半導體中的摻雜劑一樣起作用。因此，隨著鹵素原子總數的增加，合金單晶的最高占據分子軌道（HOMO）在-5.94至-6.96 eV范圍內單調遞減，以及最低未占分子軌道（LUMO）水平從-4.19降至-4.48 eV。
Dou J-H, et al. Organic Semiconducting Alloys with Tunable Energy Levels. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.8b13471
https://doi.org/10.1021/jacs.8b13471
7. 胡良兵 EES：超小Ru納米顆粒助力Li-CO2電池，容量高達1000 mAh g-1
新興的Li-CO2電池既可以減少“溫室效應”又可以利用大氣中豐富的二氧化碳用于儲能。但由于存在循環性能差、庫侖效率低等問題嚴重阻礙了該電池的進一步發展應用。如何設計和制造高效的正極材料是提高電池性能的關鍵因素之一。馬里蘭大學的胡良兵教授課題組報道了一種瞬時原位合成的超細Ru納米顆粒，該顆粒分散在具有三維交聯結構的活性炭納米纖維上作為正極材料，這為開發改進Li-CO2電池和其他可再生能源存儲設備提供了一種新型的策略。
研究發現，該復合電極材料具有相互交聯的通道、豐富的孔洞、超小納米顆粒和高結晶度結構，促進了CO2的擴散和電解質的滲透，促進了Li-CO2電池放電產物的催化分解；具有出優良的循環性能，容量高達1000 mA h g-1；該電極在電流密度為0.1 A g-1的條件下，循環50次后顯示出1.43 V較低的過電位；在電流密度分別為0.8和1.0 A g-1時，可以實現1.79和1.81 V的低過電位。說明納米碳纖維上的Ru納米顆粒對Li和CO2的反應具有良好的催化性能。
Qiao Y, Xu S, Liu Y, et al. Transient, in situ Synthesis of Ultrafine Ruthenium Nanoparticles for a High-rate Li-CO2 Battery. Energy & Environmental Science, 2019.
DOI: 10.1039/C8EE03506G
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c8ee03506g#!divAbstract
8. 北大郭少軍AM：超細PtNiM (M = Rh, Os, Ir)納米線高效EOR
發展高活性高穩定性的乙醇氧化電催化劑用于乙醇燃料電池是近年來的研究熱點。目前，Pt基乙醇氧化電催化劑存在低活性、高過電位、易被CO毒化等問題。有鑒于此，北京大學郭少軍教授等多個團隊合作，報道了一種超細PtNiM (M = Rh, Os, Ir)納米線催化劑，該催化劑能高效催化甲醇/乙醇氧化（MOR/EOR），具有高的活性和抗CO毒化能力。經優化后的Pt69Ni16Rh15納米線MOR活性遠高于Pt/C，且MOR/EOR起始還原電位比Pt/C低65/85 mV。DFT計算表明，Ni 3d和Rh 4d軌道的相互作用使得Pt 5d帶阻塞是該催化劑具有高活性和高抗CO毒化能力的原因。
Zhang W, Guo S, et al. Ultrathin PtNiM (M = Rh, Os, and Ir) Nanowires as Efficient Fuel Oxidation Electrocatalytic Materials. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201805833
https://doi.org/10.1002/adma.201805833
9. Sargent最新AM：雜化金屬鹵化物鈣鈦礦的電-光調制！
在電信和數據網絡互連中需要快速和有效地將電信號轉換成光信號。非中心對稱材料中的線性電-光（EO）效應提供了這種轉換的途徑。傳統的無機EO材料使片上集成變得具有挑戰性，而有機非線性分子受到熱力學分子無序化的影響，降低了材料的EO系數。雜化金屬鹵化物鈣鈦礦可能潛在地結合無機材料（穩定的晶體取向）和有機材料（溶液處理）的優點。
近日，加拿大多倫多大學的Sargent研究團隊研究了層狀金屬鹵化物鈣鈦礦（PMA2PbCl4）的面內雙折射和線性電-光響應。通過在PMA2PbCl4晶體表面上施加電場，發現了PMA2PbCl4中的線性EO效應，并確定其EO系數為1.40 pm V-1。該工作首次發現在鈣鈦礦材料中的EO效應，同時也表明層狀鈣鈦礦晶體在偏振光學和EO調制中有著潛在應用。
Gao Y, et al. Electro-Optic Modulation in Hybrid Metal Halide Perovskites. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201808336
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201808336
10. 劉生忠Nano Lett.：上轉換納米粒子也能提高鈣鈦礦太陽能電池的效率！
劉生忠聯合多個課題組將核-殼結構的NaLuF4：Yb，Er @ NaLuF4上轉換納米粒子（UCNPs）合成好并整合到空穴傳輸層中，以改善無機鈣鈦礦太陽能電池的效率。器件的效率為15.86％。研究發現，電池中的UCNP主要作為散射中心，有利于通過結合散射和反射太陽光來延長太陽光路徑，從而產生更多的光電流。本研究提出了一種新的見解，可以了解UCNP在PSC中的潛在機制，并通過光散射效應提供一種有前途的策略。
Liang L, et al. Optical Management with Nanoparticles for Light Conversion Efficiency Enhancement in Inorganic γ-CsPbI3 Solar Cells. Nano Letters, 2019.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b04842
https://doi.org/10.1021/jacs.8b13109
11. ACS Energy Lett.：揭開三價金屬離子摻雜對鈣鈦礦影響的面紗！
金屬離子摻雜是精確調控鈣鈦礦納米晶的光學和電學性質的有效方法。同樣是三價的Bi3+和Ce3+離子摻雜對鈣鈦礦光電性能的影響差異巨大，而其中內在的機理還尚未有人研究。近日，沙特阿卜杜拉國王科技大學Omar F. Mohammed聯合美國佐治亞理工學院Jean-Luc Brédas通過計算摻雜劑缺陷形成能量和電荷轉變標準深入研究了該問題。Bi3+摻雜引入了深度陷阱態（反位BiPb和空隙Bii），從而導致了PL熒光猝滅。而Ce3+摻雜劑通過反位CePb增強了CsPbBr3晶格的有序性并豐富了導帶邊緣狀態，從而增強了PL。該工作的研究結果不僅為三價金屬離子摻雜效應的機理提供了新的物理見解，而且提出了一種新的控制摻雜缺陷態的策略，以改善鈣鈦礦納米晶的光學性能。
Yin J, et al. Unlocking the Effect of Trivalent Metal Doping in All-inorganic CsPbBr3 Perovskite. ACS Energy Letters, 2019.
DOI: 10.1021/acsenergylett.9b00209
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsenergylett.9b00209
12. AFM：化學燃燒法制備ZnO電子傳輸層構筑高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池
近日，美國西北大學Antonio Facchetti等人通過化學燃燒法實現低溫，溶液處理的ZnO電子傳輸層的制備（c-ZnO）。這種c-ZnO具有內在的鈍化效應、高的結晶度、匹配的能級、理想的表面形貌、與鈣鈦礦層良好的化學兼容性。基于c-ZnO制備的鈣鈦礦太陽能電池最高效率達到19.84%，而基于傳統溶液凝膠法制備的ZnO(Sol-gel ZnO)，器件效率僅為10%。該研究表明，低溫處理和未改性的c-ZnO電子傳輸層是一種可行的制備高效率、穩定鈣鈦礦太陽能電池的方法。
Zhang D, et al. Combustion Synthesized Zinc Oxide Electron-Transport Layers for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201900265
