1. JACS：熱穩(wěn)定的Ru納米八面體高效OER
具有面心立方結(jié)構(gòu)（fcc）和可控晶面的Ru納米晶體是諸多反應(yīng)的催化材料。近日，佐治亞理工學(xué)院夏幼南等團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種簡單的方法合成具有fcc結(jié)構(gòu)，邊緣長度為9納米的Ru八面體納米晶體。合成該材料的關(guān)鍵在于用4.5 nm的Rh立方塊做種子促進(jìn)多相成核和Ru原子的過度生長。在種子介導(dǎo)的生長過程中，Ru原子堆砌遵循fcc晶格，這與大塊Ru傳統(tǒng)的六方密堆積(hcp)不一樣。得到的最終產(chǎn)物具有八面體形狀，暴露的{111}晶面，且在400°C穩(wěn)定（遠(yuǎn)高于Ru八面體納米籠）。當(dāng)用作電催化劑時(shí)，該Ru八面體納米晶體具有高于hcp-Ru納米顆粒4.4倍的OER性能，表明Ru{111}晶面具有比Ru{100}晶面更高的OER性能。
Ming Zhao, Younan Xia,* et al. Ru OctahedralNanocrystals with a Face-Centered Cubic Structure, {111} Facets, ThermalStability up to 400 °C and Enhanced CatalyticActivity. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b01640
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b01640
2. JACS：用BDD電極控制CO2還原產(chǎn)物選擇性
電催化CO2還原產(chǎn)物選擇性取決于電極材料；在許多情況下，法拉第效率是由電解質(zhì)決定的。迄今為止，只有少數(shù)幾項(xiàng)研究用相同的電極材料得到不同的電催化產(chǎn)物。近日，日本慶應(yīng)義塾大學(xué)Yasuaki Einaga團(tuán)隊(duì)對(duì)B摻雜的金剛石電極（BDD）電催化CO2還原的產(chǎn)物控制進(jìn)行了研究。作者發(fā)現(xiàn)，通過優(yōu)化BDD電極電化學(xué)過程中使用的某些參數(shù)和條件如電解液、BDD電極的硼濃度、外加電壓等，可以控制產(chǎn)物的選擇性：當(dāng)用1%B的BDD做陰極，KClO4做陰極電解液，生產(chǎn)CO的選擇性很高；當(dāng)用0.1%B的BDD做陰極，KCl做陰極電解液，得到的主產(chǎn)物為甲酸。原位紅外研究發(fā)現(xiàn)，使用KClO4做陰極電解液時(shí)，可以觀察到CO2?–中間體吸附在BDD表面。
Mai Tomisaki, Yasuaki Einaga,* et al.Switchable Product Selectivity in the Electrochemical Reduction of Carbon Dioxide Using Boron-Doped Diamond Electrodes. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b01773
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b01773
3. JACS：鈀膜反應(yīng)器用于高效電催化加氫
有效地將可再生電力轉(zhuǎn)化為化學(xué)產(chǎn)品在可持續(xù)能源經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要作用。尤其是將水電解成二氫(H2)具有廣闊的發(fā)展前景，目前商業(yè)化的電解槽能夠在高電流密度下選擇高效地生產(chǎn)H2。盡管如此，實(shí)現(xiàn)氫經(jīng)濟(jì)仍面臨許多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)挑戰(zhàn)，包括氫氣的處理、儲(chǔ)存和運(yùn)輸。因此，科研人員致力于探索利用電力生產(chǎn)化學(xué)產(chǎn)品的替代方法，同時(shí)不產(chǎn)生H2。
有鑒于此，英屬哥倫比亞大學(xué)Rebecca S. Sherbo等人綜述了使用鈀膜反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)，通過電力驅(qū)動(dòng)加氫反應(yīng)，同時(shí)繞過氣態(tài)H2的形成。該技術(shù)利用鈀膜對(duì)電化學(xué)和氫化化學(xué)進(jìn)行分離。在這篇文章中，Rebecca S. Sherbo等人綜述了一系列實(shí)驗(yàn)，展示了在鈀膜反應(yīng)器中氫化反應(yīng)的速度比在電極上的氫化反應(yīng)快得多，電壓效率也高得多。此外，膜反應(yīng)器內(nèi)的有機(jī)反應(yīng)不會(huì)遭受污染，溶劑的靈活性擴(kuò)大了反應(yīng)產(chǎn)物的分布范圍。
RebeccaS. Sherbo, Aiko Kurimoto, Christopher M. Brown, and Curtis P. Berlinguette.Efficient electrocatalytic hydrogenation with a palladium membrane reactor. Journalof the American Chemical Society, 2019.
DOI:10.1021/jacs.9b01442
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b01442
4. JACS：高鋰離子電導(dǎo)率的COF
近來，離子共價(jià)有機(jī)骨架（ICOF）已成為固態(tài)電解質(zhì)有希望的候選物。美國科羅拉多大學(xué)Wei Zhang和Se-hee Lee團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并合成了一系列咪唑酯ICOF（Li-ImCOFs），并將其作為單離子導(dǎo)電COF固體電解質(zhì)材料的第一個(gè)例子。其中，鋰陽離子自由地穿過本征2D通道，室溫下鋰離子電導(dǎo)率非常優(yōu)異，可達(dá)7.2×10-3 S cm-1，低活化能低至0.10 eV，并具有高轉(zhuǎn)移數(shù)0.81。這些性質(zhì)歸因于Li離子-咪唑酯結(jié)合的相互作用和這種ICOF明確定義的多孔2D骨架結(jié)構(gòu)。此外，研究者通過改變咪唑酯骨架上的取代基(H, CH3,CF3) 的電子性質(zhì)來研究取代基對(duì)Li-ImCOF電導(dǎo)率的影響，發(fā)現(xiàn)吸電子取代基通過弱化離子對(duì)相互作用能夠顯著改善咪唑酯-ICOF的離子傳導(dǎo)能力。
Yiming Hu, Nathan Dunlap, Shun Wan, ShuanglongLu, Shaofeng Huang, Isaac Sellinger, Michael Ortiz, Yinghua Jin, Se-hee Lee,Wei Zhang. Crystalline Lithium Imidazolate Covalent Organic Frameworks withHigh Li-ion Conductivity. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b02448
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b02448
5. Angew：氮化界面調(diào)控的鋰沉積助力阻燃電解質(zhì)高壓鋰金屬電池
安全問題阻礙著鋰金屬電池的發(fā)展。一些阻燃電解質(zhì)，比如有機(jī)磷酸鹽類電解質(zhì)（OPEs）能夠從本質(zhì)上消除起火風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)而有利于電池安全性能的提升。然而，OPEs與鋰金屬之間的相容性較差且其中的機(jī)理尚未明確。近日，中科院化學(xué)所的郭玉國研究員團(tuán)隊(duì)利用多種原位和非原位技術(shù)對(duì)金屬鋰在OPEs中的沉積過程以及Li/OPEs界面進(jìn)行了研究，他們確認(rèn)界面不相容的原因應(yīng)該歸結(jié)為界面的高阻抗和不均勻性。此外，他們提出了氮化界面策略來解決該問題并使得金屬鋰在無枝晶的形貌下能夠穩(wěn)定循環(huán)超過300 h。同時(shí)，與NCM811正極匹配的全電池具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和安全性能。這種氮化界面策略為解決電極與電解質(zhì)之間的界面不相容問題提供了新的手段。
Shuangjie Tan et al. NitridingInterface Regulated Lithium Plating Enables Flame‐Retardant Electrolytes for High‐Voltage Lithium Metal Batteries. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/ange.201903466
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201903466?af=R
6. Angew：電化學(xué)監(jiān)測(cè)巨噬細(xì)胞內(nèi)單個(gè)吞噬溶酶中的ROS/RNS穩(wěn)態(tài)
巨噬細(xì)胞的吞噬溶酶體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧/氮(ROS/RNS)與免疫和炎癥密切相關(guān)，它們會(huì)參與清除病原體并且會(huì)改變細(xì)胞。武漢大學(xué)黃衛(wèi)華教授團(tuán)隊(duì)和法國巴黎高等師范學(xué)院ChristianAmatore教授團(tuán)隊(duì)合作，使用鍍鉑納米線電極(Pt-NWEs)對(duì)細(xì)胞的單個(gè)吞噬溶酶體內(nèi)ROS/RNS穩(wěn)態(tài)進(jìn)行電化學(xué)分析和亞毫秒分辨率監(jiān)測(cè)。這也是第一次有研究報(bào)道證明可以通過納米電極表面的氧化過程去消耗ROS/RNS進(jìn)而刺激吞噬溶酶體內(nèi)產(chǎn)生大量ROS/RNS。這一研究結(jié)果證實(shí)了人們假設(shè)的ROS/RNS穩(wěn)態(tài)確實(shí)存在，并可以對(duì)其動(dòng)過程力學(xué)和效率進(jìn)行量化；進(jìn)而可以將ROS/RNS的濃度維持在足夠高的水平以維持較高的病原體清除速度，同時(shí)也不會(huì)對(duì)巨噬細(xì)胞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成破壞。
Xin-Wei Zhang, Christian Amatore, Wei-HuaHuang, et al. Electrochemical Monitoring of ROS/RNS Homeostasis WithinIndividual Phagolysosomes Inside Single Macrophages. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201902734
http://dx.doi.org/10.1002/anie.201902734
7. AM：雙金屬乏氧納米顆粒增強(qiáng)腫瘤聲動(dòng)力療效
超聲引發(fā)的聲動(dòng)力學(xué)治療（SDT）可以避免光動(dòng)力療法中的低組織穿透深度和光毒性，備受關(guān)注。近日，蘇州大學(xué)劉莊、程亮團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種基于超小型缺氧雙金屬氧化物MnWOX納米顆粒的新型超聲敏化劑，用于增強(qiáng)多模式成像引導(dǎo)的腫瘤聲動(dòng)力治療。PEG修飾的MnWOX納米顆粒表現(xiàn)出高生理穩(wěn)定性和生物相容性。
有趣的是，基于這種MnWOX-PEG納米粒子可以實(shí)現(xiàn)高效超聲引發(fā)1O2和?OH生成，優(yōu)于先前報(bào)道的原卟啉IX和二氧化鈦超聲敏化劑。這是因?yàn)镸nWOX的缺氧結(jié)構(gòu)可用作電子陷阱原位抑制電子-空穴復(fù)合。除此之外，MnWOX-PEG的具有優(yōu)異的谷胱甘肽消耗能力，進(jìn)一步增強(qiáng)SDT引發(fā)的癌細(xì)胞殺傷。計(jì)算機(jī)斷層掃描和磁共振成像表明，MnWOX-PEG能夠在超聲刺激下有效破壞小鼠腫瘤，并在完成治療功能后被小鼠體代謝而沒有長期毒性。
Fei Gong, Liang Cheng, Zhuang Liu et al. Ultrasmall Oxygen‐Deficient Bimetallic Oxide MnWOXNanoparticles for Depletion of Endogenous GSH and Enhanced Sonodynamic Cancer Therapy. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201900730
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201900730
8. AM：超彈性硬碳納米纖維氣凝膠
由于sp3-C引起的亂層“紙牌屋”結(jié)構(gòu)，硬碳?xì)饽z在力學(xué)強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性方面顯示出很大的優(yōu)勢(shì)。然而，制造超彈性硬碳基氣凝膠仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。受大自然的啟發(fā)，中科大俞書宏課題組展示了一種簡單且通用的方法，通過使用間苯二酚甲醛（RF）樹脂作為硬碳源，制造具有納米纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的超彈性和抗疲勞硬碳?xì)饽z（HCA）。
在該策略中，各種1D納米纖維，包括細(xì)菌纖維素納米纖維（BCNF），碲（Te）納米線（TeNW）和碳納米管（CNT），可以用作制造基于RF的納米纖維氣凝膠的結(jié)構(gòu)模板。通過隨后將有機(jī)組分退火成硬碳來制備穩(wěn)固和超彈性的HCA。所得HCAs具有優(yōu)異的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，包括超彈性，高抗壓強(qiáng)度，高回復(fù)速度（860 mm s-1），低能量損失系數(shù)（<0.16），長周期壽命和耐熱/耐寒性。
Zhi‐Long Yu, Bing Qin, Zhi‐Yuan Ma, Jin Huang, Si‐Cheng Li, Hao‐Yu Zhao, Han Li, Yin‐Bo Zhu, Heng‐An Wu, Shu‐Hong Yu. Superelastic Hard Carbon Nanofiber Aerogels. Advanced Materials, 2019.
DOI:10.1002/adma.201900651
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201900651
9. ACS Energy Lett.：高效藍(lán)光鈣鈦礦納米片LED
鈣鈦礦納米片（NPls）對(duì)于發(fā)光應(yīng)用具有很大的前景，其在藍(lán)色波長范圍內(nèi)擁有近乎完美的光致發(fā)光量子效率（PLQE）。然而，藍(lán)光NP1發(fā)光二極管（LED）的外量子效率（EQE）僅達(dá)到0.12％。近日，劍橋大學(xué)Robert L. Z. Hoye和卡文迪許實(shí)驗(yàn)Samuel D. Stranks指出NPl LED的性能主要受到發(fā)光層和空穴注入層之間較差的界面的阻礙。研究人員通過Kelvin探針和X射線光電子能譜測(cè)量，發(fā)現(xiàn)NPls具有非常深的電離電位（空穴注入勢(shì)壘大），以及發(fā)光層和空穴注入層的界面嚴(yán)重非輻射復(fù)合。研究人員使用poly(triarylamine)作為中間層減少了這些非輻射損失。基于以上策略，研究人員實(shí)現(xiàn)了464 nm波長發(fā)射的藍(lán)光LED，EQE增加到0.3％。天藍(lán)色NPl LED的EQE可增加到0.55％。
Hoye, R. L. Z. Stranks, S. D. etal. Identifying and Reducing Interfacial Losses to Enhance Color-PureElectroluminescence in Blue-Emitting Perovskite NanoplateletLight-Emitting Diodes. ACS Energy Letters, 2019.
DOI: 10.1021/acsenergylett.9b00571
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsenergylett.9b00571
10. ACS Energy Lett.綜述：提高鈣鈦礦發(fā)光二極管的效率
金屬鹵化物鈣鈦礦（MHP）具有突出的光物理性質(zhì)，因此被評(píng)估為下一代光發(fā)射體。在短短幾年內(nèi)，多晶鈣鈦礦發(fā)光二極管（PeLED）的效率得到了極大的提高，并且正在趕上傳統(tǒng)有機(jī)LED的效率。多晶PeLED的電致發(fā)光效率受到諸如有限的外耦合效率，MHP發(fā)光層中的電荷不平衡，控制表面形貌的困難，室溫下的小激子結(jié)合能以及缺陷位置處的非輻射復(fù)合等缺點(diǎn)的限制。近日，首爾大學(xué)Tae-Woo Lee教授團(tuán)隊(duì)發(fā)表針對(duì)以上問題解決的策略綜述，強(qiáng)調(diào)從光學(xué)工程，電荷平衡控制，形態(tài)學(xué)和納米顆粒工程，以及化學(xué)修飾等方面克服這些缺點(diǎn)，并提出未來的研究方向，以進(jìn)一步提高多晶PeLED的效率。
Park,M.-H. T.-W. Lee. et al. Boosting Efficiency in Polycrystalline Metal Halide Perovskite Light-Emitting Diodes. ACS Energy Letters, 2019.
DOI:10.1021/acsenergylett.9b00518
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.9b00518
11. AEM：9.7％效率！無鎘Cu2ZnSnS4薄膜太陽能電池
Cu2ZnSnS4（CZTS）薄膜太陽能電池的吸光層可以通過熱處理過程的參數(shù)變化來改變帶隙大小。烏普薩拉大學(xué)Jes K. Larsen課題組比較了在硫氣氛中退火時(shí)間變化和吸光層的有序化處理的效果。由于有序化引起的表面化學(xué)變化，并觀察到價(jià)帶邊緣的降低。為了獲得不同的能帶對(duì)準(zhǔn)，該CZTS吸光層與Zn1-xSnxOy（ZTO）或CdS緩沖層結(jié)合，制備完整的器件。對(duì)于具有CdS緩沖層的有序CZTS吸光層，獲得809mV的高開路電壓，而利用無Cd的ZTO的器件獲得9.7％效率。
Jes K.Larsen, Fredrik Larsson, Tobias T?rndahl, Nishant Saini, Lars Riekehr, Yi Ren, AdyashaBiswal, Dirk Hauschild, Lothar Weinhardt, Clemens Heske, Charlotte Platzer‐Bj?rkman. Cadmium Free Cu2ZnSnS4 Solar Cellswith 9.7% Efficiency. Advanced Energy Materials, 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201900439
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201900439
12. AFM：無定形CaCO3納米顆粒用于對(duì)pH響應(yīng)的藥物遞送和腫瘤抑制
無機(jī)納米粒子(NPs)具有載藥效率高、可大規(guī)模制備、功能化迅速、化學(xué)/熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有前途的藥物載體。然而，無機(jī)納米載體的也存在著生物降解性差、缺乏pH響應(yīng)等缺點(diǎn)，嚴(yán)重阻礙了其臨床轉(zhuǎn)化。華東理工大學(xué)曹松教授團(tuán)隊(duì)、徐益升團(tuán)隊(duì)和東華大學(xué)孫勝童教授團(tuán)隊(duì)合作，通過將阿霉素(DOX)包埋在聚丙烯酸(PAA)穩(wěn)定的無定形碳酸鈣(ACC)NPs中制備出一種可生物降解、對(duì)pH響應(yīng)靈敏的DOX@ACC/PAA NPs (響應(yīng)pH范圍：7.4-5.6)。
這種的載藥NPs體積較小(6210 nm)，在血清內(nèi)穩(wěn)定性好，包封率高(>80%)且載藥能力強(qiáng)(>9%)。實(shí)驗(yàn)通過在NPs中引入適量的Sr2+或Mg2+，可以將NPs的藥物釋放調(diào)節(jié)到更高的pH響應(yīng)范圍(pH7.7-6.0)。細(xì)胞攝取和斑馬魚模型實(shí)驗(yàn)則表明該藥物的急性毒性較低，且在小鼠異種移植瘤中的腫瘤積累較高進(jìn)而對(duì)腫瘤生長有明顯的抑制作用。
ChengyuanXu, Yunfeng Yan, Jinchao Tan, Dahai Yang, Xianjing Jia, Lu Wang, Yisheng Xu,Song Cao, Shengtong Sun. CaCO3 for Tunable pH-Responsive DrugDelivery and Enhanced Tumor Inhibition. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI:10.1002/adfm.201808146
https://doi.org/10.1002/adfm.201808146
