1. Nature Commun.：DNA助力設計熒光-拉曼雙模納米探針用于腫瘤成像和治療
近年來，表面增強拉曼散射納米探針由于其具有的高靈敏度和特異性在腫瘤成像方面具有巨大的潛力。但是目前的拉曼掃描儀通常是緩慢的逐點頻譜采集，不能滿足快速成像的需求，因此無法用于臨床相關的領域。紀念斯隆-凱特琳癌癥中心Moritz F. Kircher團隊設計了一種DNA助力的熒光-拉曼雙模式納米顆粒(FRNPs)探針，其結合了拉曼光譜的特異性與熒光成像的通用迅速的優(yōu)點。FRNPs的檢測限低至5×10?15 M，可選擇性地在小鼠腫瘤中積累，并能夠實時進行腫瘤熒光成像以及腫瘤的檢測、切除和隨后基于拉曼光譜的腫瘤邊緣分析。此外，F(xiàn)RNPs也能夠進行高效的成像指導的腫瘤光熱治療，實現(xiàn)診療一體化。
Suchetan Pal, Moritz F. Kircher, et al.DNA-enabled rational design of fluorescenceRaman bimodal nanoprobes for cancerimaging and therapy. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-09173-2
https://doi.org/10.1038/s41467-019-09173-2
2. JACS：非平面多孔納米石墨烯的表面合成
表面合成為石墨烯納米結構的合成提供了一種有效的方法，而傳統(tǒng)的溶液化學方法難以實現(xiàn)這一目標。近日，德累斯頓工業(yè)大學馮新亮、瑞士聯(lián)邦材料科學與技術實驗室Roman Fasel及馬普所Klaus Müllen等多團隊合作，報道了一種含有78個sp2碳原子(C78)的非平面多孔納米石墨烯的設計與合成。通過2,3,6,7,10,11-己(萘-1-基)三苯的高選擇性氧化環(huán)脫氫反應，在溶液中合成了螺旋槳式納米石墨烯前驅體。有趣的是，雖然該前驅體在溶液中不能進一步環(huán)化，但通過在Au(111)上的表面輔助環(huán)脫氫，可由該前驅體成功制備多孔納米石墨烯C78。作者進一步采用掃描隧道顯微鏡、非接觸原子力顯微鏡和掃描隧道光譜學研究了C78的結構和電子性能，并輔以計算研究。
Kun Xu, Klaus Müllen,* RomanFasel*, Xinliang Feng*, et al. On-Surface Synthesis of a Non-Planar Porous Nanographene. Journal of theAmerican Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b03554
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b03554
3. JACS：鈷卟啉堿性溶液中催化析氧反應過程的分子證據(jù)
近日，中科院化學所萬立駿、王棟團隊采用電化學掃描隧道顯微鏡(ECSTM)研究了四苯基卟啉鈷（II）(CoTPP)OER過程。作者在Au(111)電極上形成有序自組裝的CoTPP單層膜。循環(huán)伏安實驗結果表明，隨著電解質堿度的增加，電極的OER活性增強。在STM圖像中，CoTPP分子在堿性溶液中呈現(xiàn)為兩個對稱的亮點，與酸性溶液形成鮮明對比。該分子輪廓的變化歸因于OER之前CoTPP-OH-物種的形成，紫外-可見吸收光譜進一步證實了這一點。作者進一步利用原位ECSTM揭示了OER過程中CoTPP-OH-分子向CoTPP分子的變化過程。
Xiang Wang, Zhen-Feng Cai, Dong Wang*, andLi-Jun Wan*. Molecular Evidence for theCatalytic Process of Cobalt-Porphyrin Catalyzed Oxygen Evolution Reaction inAlkaline Solution. Journal of the American Chemical Society,2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b01229
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b01229
4. JACS：表面等離子體在溫和條件下通過離解機制在純水中固氮
模擬自然環(huán)境下固氮(接近環(huán)境壓力，室溫，純水和入射光)可為未來的氮轉化提供一個理想的方法。由于N-N三鍵熱力學高的裂解能，在該條件下N2還原通常遵循關聯(lián)交替或末端路徑而不是解離機制。近日，中科大熊宇杰、龍冉等多團隊合作，報道了在水和入射光存在下，表面等離子體可以通過解離機制提供足夠的能量激活N2，并通過原位同步輻射紅外光譜和近常壓X射線光電子能譜證實了這一點。理論模擬表明，表面等離子體增強電場，與等離子熱電子、界面雜化對N-N三鍵裂解起著重要作用。實驗發(fā)現(xiàn)，在室溫、沒有任何犧牲劑、2個大氣壓下，具有寬的光吸收范圍和富含活性位點AuRu 納米結構可實現(xiàn)氨產(chǎn)量101.4 μmol·g -1·h。
Canyu Hu, Ran Long,* Yujie Xiong*, et al. Surface Plasmon Enabling Nitrogen Fixation in Pure Water through aDissociative Mechanism under Mild Conditions. Journal of theAmerican Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b01375
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b01375
5. JACS：首例！具有定向可調的光伏效應的雙軸混合鈣鈦礦鐵電體
多軸分子鐵電體，其中自發(fā)極化的多向切換產(chǎn)生不同的性質，已經(jīng)顯示出許多奇特性質，作為常規(guī)無機氧化物的必不可少的補充。盡管最近蓬勃發(fā)展，但具有光伏效應的多軸分子鐵電仍然是一個巨大的空白。福建物構所Lina Li、Zhihua Sun和Junhua Luo等人報道了一種雙軸鹵化鉛鐵電體EA4Pb3Br10（EA=乙基銨），采用獨特的三層鈣鈦礦圖案，居里溫度高達~384 K。EA4Pb3Br10的對稱性明顯被破壞，導致鐵電相中出現(xiàn)四個等效的極化方向。基于其雙軸性質，通過電極化可以在這樣的多個方向之間容易地調整EA4Pb3Br10的體光伏效應。這是第一個報道具有定向可調的光伏效應的雙軸混合鈣鈦礦鐵電體。該研究為控制多軸分子鐵電體的大量物理性質提供了一條途徑。
Wang, S.; Liu, X.; Li, L.; Ji, C.; Sun, Z.;Wu, Z.; Hong, M.; Luo, J. An Unprecedented Biaxial Trilayered Hybrid PerovskiteFerroelectric with Directionally-Tunable Photovoltaic Effects. Journal of theAmerican Chemical Society, 2019.
DOI:10.1021/jacs.9b02558
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/jacs.9b02558
6. Angew：苝酰亞胺/富勒烯雜化體（ETL）助力高效穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池
電子傳輸材料（ETM）在提高倒置鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的效率和穩(wěn)定性方面起著重要作用。近日，武漢大學Chuluo Yang、香港科技大學Shihe Yang以及西南大學Linna Zhu報道了一種有效的ETM，名為PDI-C60，由 perylene diimide（PDI）和富勒烯組合而成。與傳統(tǒng)的PCBM相比，該策略賦予PDI-C60略低的能級和更高的電子遷移率。因此，基于PDI-C60作為電子傳輸層（ETL）的器件實現(xiàn)了18.6％的高功率轉換效率（PCE），這顯著高于PCBM（16.6％）和PDI（13.8%）的對比器件。基于PDI-C60的器件高的PCE可歸因于與鈣鈦礦更匹配的能級，更有效的電荷提取，傳輸和降低的復合率。18.6％的PCE是使用PDI作為ETL的PSC中的最高值。此外，由于PDI-C60具有更強的疏水性，器件表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性。
Luo, Z. Zhu, L. Yang, S. Yang, C. et al. Designing Perylene Diimide/Fullerene Hybrid as Effective ElectronTransporting Material in Inverted Perovskite Solar Cells with EnhancedEfficiency and Stability. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/ange.201904195
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/ange.201904195
7. Angew：從晶體到無定型雙層氧化鍺膜：合成與表征
非晶態(tài)材料微觀結構的闡明是一個近年來的研究熱點。近日，德國馬普弗利茲-哈伯研究所Markus Heyde團隊制備了一種新型二維氧化鍺薄膜。該薄膜由相互連接的鍺四面體單元組成，形成雙層結構，弱耦合到Pt(111)金屬基板。密度DFT計算表明，對于鍺薄膜，558元環(huán)結構穩(wěn)定，而對于硅薄膜，6元環(huán)結構更穩(wěn)定。實驗發(fā)現(xiàn)，通過改變制備條件，可以調整鍺薄膜的有序度。作者進一步進行掃描隧道顯微鏡研究，對其圖像進行分析得到了晶體、中間有序和純非晶態(tài)薄膜結構。
Adrián L. Lewandowski, MarkusHeyde,* et al. From Crystalline to Amorphous GermaniaBilayer Films at the Atomic Scale: Preparation and Characterization. AngewandteChemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201903922
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201903922
8. EES：可充電超高容量的碲-鋁電池
鋁離子電池（AIB）是具有高能價比的理想電池，北京科技大學Shuqiang Jiao、Mingyong Wang和北京理工大學Wei-Li Song、Hao-Sen Chen團隊使用Te納米線（TeNWs）來制備具有超高容量的Te-Al電池（TAB），因為在硫屬元素中Te本質上導電性更高（~2×10-4 Sm-1）并保持超高的理論比容量（~1260.27 mAh g-1和~1.5 V的放電電壓平臺）。
Te電極的衰退機制由兩個主要過程引起，Te的化學溶解和在電化學過程中的化合物轉化（穿梭效應），為抑制容量衰減和促進Te電極中的可再充電能力，研究者引入了功能性rGO納米片和官能化SWCNT分別用于改性Te NW電極和隔膜，基本上抑制了由可溶性碲氯鋁酸鹽化合物誘導的意外穿梭效應。最終，合理設計的AIB能夠在0.5和1.0 A g-1電流密度下分別提供1026和734 mAh g-1的超高比容量以及初始1.4 V放電電壓，與記錄的AIB中實現(xiàn)的記錄設置能量密度相比具有很強的競爭力，具有相當大的可充電能力。
Xuefeng Zhang, Shuqiang Jiao, Jiguo Tu, WeiliSong, Xiang Xiao, Shijie Li, Mingyong Wang, Haiping Lei, Donghua Tian,Hao-Sen Chen, Daining Fang. Rechargeable Ultrahigh-capacity Tellurium-AluminumBatteries. Energy & Environmental Science, 2019.
DOI: 10.1039/C9EE00862D
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee00862d#!divAbstract
9. EES綜述：電解質填充的MOF膜作為離子篩用于可充電電池
由于具有固有的有序多孔結構，MOF被認為是改進可充電電池的隔膜/電解質系統(tǒng)有前途的材料。南京大學周豪慎課題組利用從最近報道中收集的信息，分析和討論了基于MOF的膜對離子傳輸?shù)挠绊憽?/span>
模擬計算和實驗結果表明，液體電解質填充的MOF膜有助于引導Li離子鍍層的均勻性，抑制Li枝晶的生長。同時也對關于MOF基膜在鋰金屬電池和鋰離子電池系統(tǒng)中的應用的最新研究成果進行了概述。當基于MOF的膜用作隔膜時，不僅可以成功地抑制電化學中間產(chǎn)物的穿梭效應，以實現(xiàn)Li-S電池的長循環(huán)壽命，而且還可以開發(fā)出具有優(yōu)異電化學性能的雙介質策略用于Li-O2電池和高壓鋰離子電池的混合電解質系統(tǒng)。此外，基于在可再充電鋰電池中獲得的進展，研究者合理地提出了基于MOF的膜在Na-金屬電池、有機氧化還原液流電池和液體-負極電池中用作離子篩的潛力。最后，從實際應用的角度提供了關于用MOF膜構造可充電電池的若干建議。
Yibo He, Yu Qiao, Zhi Chang, HaoShen Zhou. ThePotential of Electrolyte Filled MOF Membrane as Ionic Sieve in RechargeableBatteries. Energy & Environmental Science, 2019.
DOI: 10.1039/C8EE03651A
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c8ee03651a#!divAbstract
10. EES：多陰離子和陽離子化合物-新型高熵材料用于鋰離子電池
德國卡爾斯魯厄理工學院（KIT）Qingsong Wang、HorstHahn和Ben Breitung團隊報道了多陰離子和多陽離子的高熵鹵氧化物在電化學儲能中的應用。使用最新設計的基于多陽離子過渡金屬的高熵氧化物（只有氧離子占據(jù)陰離子部位）作為前體，引入另外的LiF或NaCl作為反應物，通過簡單的機械化學制備多陰離子和陽離子化合物，形成鋰化或鈉化物質。
含Li且熵穩(wěn)定的氟氧化物Lix(Co0.2Cu0.2Mg0.2Ni0.2Zn0.2)OFx顯示出3.4 V的工作電位(vs. Li+/Li),使其能夠用作正極活性材料。考慮到晶體場理論，由于M-F鍵的強離子特性，金屬氟化物通常比氧化物具有更高的電化學勢，因此氟的摻入能夠使工作電位增加。與傳統(tǒng)的（非熵穩(wěn)定的）氟氧化物不同，這種新材料由于熵穩(wěn)定而顯示出增強的儲Li性能，從而通過前所未有的改變組成元素的方式來提升循環(huán)性能。此外，研究者也證明熵穩(wěn)定的概念也適用于具有巖鹽結構的含氯氧氯化物，從而為后鋰電池技術的發(fā)展鋪平了道路。
Qingsong Wang, Abhishek Sarkar, Di Wang,Leonardo Velasco, Raheleh Azmi, Subramshu Shekar Bhattacharya, ThomasBergfeldt, Andre Düvel, Paul Heitjans, Torsten Brezesinski, HorstHahn, Ben Breitung. Multi-anionic and -cationic compounds: New high entropymaterials for advanced Li-ion batteries. Energy & Environmental Science,2019.
DOI: 10.1039/C9EE00368A
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee00368a#!divAbstract
11. EES：三維多孔Ti3C2 Mxene與NiCoP納米粒子結合用于鈉離子電池負極
山東大學Longwei Yin和Chengxiang Wang團隊通過溶劑熱反應和原位磷化工藝合成了具有三維互連多孔結構的Ti3C2/NiCoP復合材料，其中雙金屬磷化物NiCoP納米粒子均勻嵌入三維皺褶Ti3C2骨架表面，而Ti3C2 Mxene的3D皺折多孔結構可以作為3D導電網(wǎng)絡，其具有豐富的開孔和大表面積，能夠提供3D導電和無阻塞通道，用于快速電荷轉移和電解質儲存，并使電極和電解質之間完全緊密接觸。
獨特的Mxene結構可以有效地緩解體積膨脹并防止Na+插入/脫插過程中NiCoP納米顆粒的聚集和粉碎。NiCoP雙金屬磷化物具有更豐富的氧化還原反應位點，更高的電導率和低的電荷轉移阻抗。具有高結構穩(wěn)定性和電化學活性的NiCoP和Mxene Ti3C2組分之間的協(xié)同效應導致優(yōu)異的電化學性能，在電流密度為1 A g-1下持續(xù)2000個循環(huán)后保持261.7 mA h g-1的比容量。
Long-Wei Yin, Danyang Zhao, Ruizheng Zhao,Shihua Dong, Xianguang Miao, Zhiwei Zhang, Chengxiang Wang. Alkali-Induced 3DCrinkled Porous Ti3C2 Mxene Architectures Coupled withNiCoP Bimetallic Phosphide Nanoparticles as Anodes for High-PerformanceSodium-Ion Batteries. Energy & Environmental Science, 2019.
DOI: 10.1039/C9EE00308H
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee00308h#!divAbstract
