1. Chem. Soc. Rev.：設計和制造用于能量轉(zhuǎn)換和存儲的發(fā)光碳點
發(fā)光碳點（CD）通常被定義為表面鈍化的小碳納米顆粒（尺寸小于10 nm），其具有明亮的熒光，表面鈍化對其熒光性質(zhì)至關重要。CD作為一種新型碳材料出現(xiàn)為碳納米材料的科學技術開辟了一個令人興奮的新領域，并且近年來引起了越來越多的關注。由于它們具有多樣的物理化學性質(zhì)和有利的屬性，例如量子限制效應和豐富的表面缺陷，CD及其衍生的雜化物在能量轉(zhuǎn)換和儲存領域中顯示出令人興奮和不可或缺的前景。
大連理工大學Jieshan Qiu課題組全面總結了CD的分類和結構，提出并分析了CD結構工程的三種策略，包括尺寸和結晶度的調(diào)整，以及表面改性和雜原子摻雜的方法，重點是相關CD的合成方法、結構和性質(zhì)之間的關系。并系統(tǒng)綜述了CD在能源應用的最新進展，包括光電和電催化、發(fā)光二極管、光伏電池、鋰/鈉離子電池和超級電容器。最后，討論并概述未來CD的主要挑戰(zhàn)和機遇。
Chao Hu, Mingyu Li, Jieshan Qiu, Ya-Ping Sund. Design andfabrication of carbon dots for energy conversion and storage. Chemical Society Reviews, 2019.
DOI: 10.1039/C8CS00750K
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/cs/c8cs00750k#!divAbstract
2. JACS：基于二維液體籠退火策略，制備高結晶鈣鈦礦光伏電池
首爾大學Lee等人建立了二維液體籠退火系統(tǒng)，這是一種顯著增強鈣鈦礦結晶度的獨特方法。在用于結晶的熱退火期間，全氟萘烷覆蓋濕鈣鈦礦膜，全氟萘烷具有明顯低的極性，無毒和化學惰性。該退火策略促進了鈣鈦礦晶粒的增大和陷阱態(tài)的減少。因此，在沒有任何復雜處理的情況下，鈣鈦礦光伏電池的性能得到顯著改善。膜是實現(xiàn)PSC優(yōu)異性能的必要條件。
Lee, J. W.; Yu, H.; Lee, K.; Bae, S.; Kim, J.; Han, G. R.; Hwang,D.; Kim, S. K.; Jang.Journalof the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.8b13423
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.8b13423
3. JACS：二維無定型TiO2納米片用于SERS
底物-分子振動耦合增強，尤其是高效的光誘導電荷轉(zhuǎn)移(PICT)，對非金屬表面增強拉曼光譜（SERS）技術至關重要。近日，北京航天航空大學Lin Guo等團隊發(fā)展了一種二維（2D）無定型TiO2納米片(a-TiO2 NSs)材料，該材料具有超高增強因子，達1.86×106。經(jīng)開爾文探針力顯微鏡技術表征發(fā)現(xiàn)，2D a-TiO2 NSs具有比2D晶態(tài)TiO2納米片(c-TiO2 NSs)更正的表面電勢。DFT計算發(fā)現(xiàn)，2D a-TiO2 NSs表面Ti原子低配位和氧缺陷使得其具有高的靜電位，這使得表面吸附分子電子易于轉(zhuǎn)移到2Da-TiO2 NSs并形成穩(wěn)定的表面電子轉(zhuǎn)移復合物。該復合物強的振動耦合加強了PICT，使得具有高的SERS活性。
Xiaotian Wang, Wenxiong Shi, Shaoxiong Wang, Lin Guo,* et al. Two-dimensional Amorphous TiO2 Nanosheets EnablingHigh-efficiency Photo-induced Charge Transfer for Excellent SERSActivity. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b00029
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b00029
4. JACS：Au納米棒上長CeO2晶體用于近紅外光固氮
在Au納米晶上位點選擇性的長半導體晶體具有重大的挑戰(zhàn)。近日，山東師范大學Chun-yang Zhang、香港中文大學Jianfang Wang及陜西師范大學Ruibin Jiang等多團隊合作，采用濕化學方法（少量雙功能K2PtCl4存在），成功在金納米棒(AuNRs)兩端選擇性生長CeO2晶體（Au/end-CeO2）。因Au NRs兩端的空間位阻小于側(cè)面的空間位阻，K2PtCl4更易在Au NRs兩端吸附，從而觸發(fā)CeO2前驅(qū)體在兩端發(fā)生氧化還原反應并生長。Au/end-CeO2富含氧空穴，使得N2分子易于吸附和活化，再加上該材料特殊的結構，使得其近具有紅外光固氮活性。
Henglei Jia, Ruibin Jiang,* Jianfang Wang,* Chun-yang Zhang,* etal. Site-Selective Growth ofCrystalline Ceria with Oxygen Vacancies on Gold Nanocrystals for NIR NitrogenPhotofixation. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.8b13062
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.8b13062
5. JACS：表面貼裝MOF電催化劑具有前所未有的高OER活性
開發(fā)具有高活性，長耐久性和可擴展性的非貴金屬析氧反應（OER）電催化劑仍然是主要挑戰(zhàn)。一類稱為表面貼裝MOF（SURMOFs）的MOF薄膜是通過準外延、理想的逐層沉積方法（LBL）生長，該方法允許MOF納米結構的受控生長，具有優(yōu)選的微晶取向，精確的薄膜厚度和獨特的形態(tài)。
受到制造SURMOF在分子水平下控制組件空間分布的啟發(fā)，德國慕尼黑工業(yè)大學Aliaksandr S. Bandarenka和Roland A. Fischer團隊比較了混合金屬[M(BDC)] SURMOF(M=Ni2+, Co2+, BDC=1,4-苯二甲酸酯，二價連接基陰離子)相關的剝離[M(BDC)]納米片作為OER的電催化劑。通過在電極基板上直接使用LBL沉積制備SURMOF之后，將其浸入堿性電解質(zhì)溶液中形成電催化活性涂層，其在堿性溶液中具有高OER活性和穩(wěn)定性。SURMOF衍生的超薄電催化劑涂層的優(yōu)異形態(tài)導致基于Ni和Co的最活躍位點的高暴露。300mV過電位下獲得的~2.5 mA·μg-1的質(zhì)量活性，比基準IrO2電極催化劑高一個數(shù)量級，并且比任何狀態(tài)的NiFe-,FeCoW-, NiCo-基電催化劑質(zhì)量活度高出至少3.5倍。
Weijin Li, Sebastian Watzele, Hany A El-sayed, Yunchang Liang,Gregor Kieslich, Aliaksandr S. Bandarenka, Katia Rodewald, Bernhard Rieger, andRoland A. Fischer. Unprecedented high oxygen evolution activity ofelectrocatalysts derived from surface-mounted metal-organic frameworks. Journalof the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b00549
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b00549
6. Angew.：超高負載量（9.33 wt%）單原子鋅催化劑酸/堿性高效ORR
原子級分散的Zn-N-C納米材料有望代替Pt催化劑用于ORR，是近年來的研究熱點。然而，由于Zn前驅(qū)體的高溫下的易變性，難以制備出高負載量Zn-N-C催化劑。近日，重慶大學Zidong Wei、Li Li及Siguo Chen團隊采用非常緩慢的熱處理（1o/min）策略，合成了負載量高達9.33 wt%的Zn-N-C催化劑。實驗發(fā)現(xiàn)，該催化劑具有和Fe-N-C催化劑相當?shù)腛RR活性，但是在酸性和堿性條件下穩(wěn)定性優(yōu)于Fe-N-C催化劑。進一步實驗和DFT計算表明，在酸性條件下Zn-N-C催化劑比Fe-N-C催化劑更不易被質(zhì)子化；Zn-N4結構在ORR條件下比Fe-N4結構更穩(wěn)定。
Jia Li, Siguo Chen*, Li Li*, Zidong Wei*, et al. Ultrahigh-loadingZn Single-atom Catalyst for Highly Efficient Oxygen Reduction Reaction in both Acidic and Alkaline Media. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201902109
https://doi.org/10.1002/anie.201902109
7. Angew.：毒藥能成為禮物嗎？堿金屬在α-MnO2選擇性催化氨中的作用
幾十年來，堿金屬物種高度參與催化化學。除了作為有機均相催化中的活性位點外，還可以通過多種方式有效地促進多相催化性能。但堿金屬物質(zhì)是大多數(shù)NH3選擇性催化反應（NH3 -SCR）催化劑的典型毒物，通常需要反應溫度高于300℃以分解堿金屬物質(zhì)，而低溫下實現(xiàn)NOx的高轉(zhuǎn)化率是NH3-SCR的關鍵科學問題之一。因此，通常需要催化劑具有抗堿金屬能力以實現(xiàn)較低的反應溫度。
南開大學Sihui Zhan課題組意外發(fā)現(xiàn)在α-MnO2隧道中加入K+（4.22 wt.％）可以大大提高其在NH3-SCR中150°C下的活性（NOx轉(zhuǎn)化率為100％，而原始α-MnO2為50.60％）。進而通過實驗和理論證明了摻入K+在α-MnO2中的原子作用，隧道中的K+可以與附近的8個O sp3原子形成穩(wěn)定的配位。捕獲的K+和O原子之間的庫侖相互作用可以使附近的Mn和O原子的電荷群重新排列，從而使最頂部的五配位不飽和Mn陽離子（Mn5c，路易斯酸位點）帶更多正電。因此，與其原始對應物相比，帶正電荷的Mn5c可以更好地化學吸附和活化NH3分子，這對后續(xù)反應至關重要。
祝賀南開大學誕辰100周年
Zhifei Hao, Zhurui Shen, Yi Li, Haitao Wang, Lirong Zheng, RuihuaWang, Guoquan Liu, Sihui Zhan. Can a poison be a gift? the role of alkali metalin the α-MnO2 catalyzed ammonia selectivecatalytic reaction. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201901771
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201901771
8. Angew.：立體選擇性組裝MOF以催化合成碳基雜化物用于堿離子電池
南京工業(yè)大學朱紀欣和黃維團隊開發(fā)了一種通過立體選擇性組裝和自增強催化熱解合成一系列碳雜化納米結構的簡便方法。該策略旨在由于靜電吸引和配位反應而在聚丙烯腈（PAN）物質(zhì)上選擇性地組裝MOF，隨后采用化學分子氣相沉積（CMVD）工藝，鈷納米顆粒對由有機分子（如三聚氰胺）驅(qū)動的碳納米管分支的生長起到了催化作用，分級結構被多壁碳納米管進一步修飾。
其中，PAN衍生的碳纖維可以有效地保持結構完整性并抑制熱活化期間的不規(guī)則聚集，雜原子的受控摻入賦予混合結構增加的活性位點和增強的電子傳導。這種通用方法可廣泛應用于制造具有明確定義組成和形態(tài)的通用碳雜化納米結構。該碳雜化物對堿離子電池表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能，鋰離子電池：320次循環(huán)后比容量為680 mAh g-1，鈉離子電池：500次循環(huán)后比容量為220 mAh g-1，無明顯衰減。
Min Du, Dian Song, Aoming Huang, Ruixuan Chen, Danqing Jin, Dr.Kun Rui, Prof. Chao Zhang, Prof. Jixin Zhu, Prof. Wei Huang, Stereoselectively Assembled Metal–Organic Framework (MOF) Host for CatalyticSynthesis of Carbon Hybrids for Alkaline‐Metal‐Ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201900240
https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201900240
9. Angew.：水系鋅離子電池中的可逆氧氧化還原化學
可充電水系鋅離子電池（ZIB）由于其低成本和高安全性成為有前景的能量存儲裝置，但其能量存儲機制很復雜并且沒有很好地建立。最近的ZIB能量儲存機制通常取決于陽離子氧化還原。由于正極和電解質(zhì)的限制，仍未觀察到陰離子氧化還原。
南開大學牛志強課題組開發(fā)了基于層狀VOPO4正極和鹽水電解質(zhì)的高度可逆水性ZIB。這種電池在高壓區(qū)域顯示出可逆的氧氧化還原。氧氧化不僅提供~27％的額外容量，而且還將平均工作電壓增加到~1.56V，能量密度增加~36％。此外，氧氧化還促進VOPO4在充電/放電過程中的可逆晶體結構演變，從而導致增強的倍率和循環(huán)性能。
祝賀南開大學誕辰100周年
Fang Wan, Yan Zhang, Linlin Zhang, Daobin Liu, Changda Wang, LiSong, Zhiqiang Niu, Jun Chen. Reversible Oxygen Redox Chemistry in Aqueous Zinc‐Ion Batteries. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201902679
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201902679
10. Nano Lett.綜述：基于金納米顆粒的集成式支架用于組織工程和再生醫(yī)學
支架材料的發(fā)展使得人們利用工程化的功能組織去幫助修復受損的器官成為了現(xiàn)實。近年來，金納米粒子在組織工程和再生醫(yī)學中的應用也越來越廣。以色列特拉維夫大學Tal Dvir教授團隊對金納米顆粒的形狀、相關特性以及它們在用于制造可調(diào)的納米復合支架材料方面的廣泛應用進行了介紹，進一步解釋了如何利用基于金納米顆粒的集成式支架材料來實現(xiàn)對干細胞的增殖和分化的改善；最后也討論了這種混合的支架材料所面臨的主要挑戰(zhàn)和臨床應用前景。
Yadid, M., Dvir, T. et al. Gold nanoparticle-integrated scaffoldsfor tissue engineering and regenerative medicine. Nano Letters, 2019.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00472
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00472
