1. Nature Rev. Chem.:分子水氧化催化劑的發展
光催化裂解H2O作為一種清潔和可持續的能源轉換方案,它可以在短期到中期內提供實用技術。這種裝置中的關鍵組分是水氧化催化劑(WOC)。這些人造催化劑主要是在過去二十年中開發出來的,這與自然界的WOC相反,后者在光合作用中已有超過10億年的歷史。近來已經看到越來越活躍的分子WOC的發展,其研究提供了對催化機制和分解途徑的理解。西班牙巴塞羅那科學技術學院(BIST)Antoni Llobet課題組的這篇綜述提供了分子WOC的具有里程碑意義的歷史描述,特別是釕體系,以指導目前的理解和以后的研究。
Roc Matheu, Pablo Garrido-Barros, MarcosGil-Sepulcre, Mehmed Z. Ertem, Xavier Sala, Carolina Gimbert-Suri?ach, AntoniLlobet. The development of molecular water oxidation catalysts. Nature ReviewsChemistry, 2019.
DOI: 10.1038/s41570-019-0096-0
https://www.nature.com/articles/s41570-019-0096-0
2. Chem:揭示叔丁基吡啶(tBP)摻雜Spiro-OMeTAD的機理!
Spiro-OMeTAD是n-i-p鈣鈦礦太陽能電池(PSC)中使用最多的空穴傳輸材料(HTM)。然而,為了實現高空穴遷移率和導電性,需要用叔丁基吡啶(tBP)和雙(三氟甲基磺酰基)-酰亞胺鋰(LiTFSI)化學摻雜,再加上進一步的氧化步驟。 先前的研究表明,tBP是在加工過程中改善空穴傳輸層的形貌。意大利帕多瓦大學Lorenzo Franco課題組提供了光譜證據,并證明了當tBP用作添加劑時,對Spiro-OMeTAD結構和電學性質的長期穩定性是有不利。這些方面對于未來設計和理解PSC的新分子HTM至關重要。
Lamberti,F.; Gatti, T.; Cescon, E.; Sorrentino, R.; Rizzo, A.; Menna, E.; Meneghesso,G.; Meneghetti, M.; Petrozza, A.; Franco, L. Chem, 2019.
DOI:10.1016/j.chempr.2019.04.003
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929419301615#!
3. AM:獨立硼墨烯及其雜化物
硼墨烯是一種基本的金屬狄拉克材料,據預測,其機械和電子特性將是前所未有的。由于對基質和超高真空條件的要求,限制了硼墨烯的大規模應用并極大地阻礙了硼墨烯研究的進展。近日,印度巴特那理工學院Prashant Kumar及紐卡斯爾大學Ajayan Vinu等多團隊合作,報道了一種簡便、可大規模制備獨立硼墨烯原子薄片的液相剝離和氧化硼墨烯還原法。
作者利用電子顯微鏡證實β12, X3,及硼墨烯的中間相;并利用X射線光電子能譜、掃描隧道顯微鏡,結合密度泛函理論計算帶結構,驗證了相純度和金屬性質。硼墨烯具有良好的錨定性能,可用于光、氣體、分子和應變的傳感。作者進一步對硼墨烯雜化材料的儲能性質進行了預測與探討。實驗結果表明,氧化硼墨烯的比容量約為4941 mA h g?1,明顯優于現有二維材料及其雜化物的比容量。
Pranay Ranjan, Prashant Kumar,* Ajayan Vinu*,et al. Freestanding Borophene and ItsHybrids. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201900353
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201900353
4. AM綜述:近紅外II區分子染料用于癌癥成像和手術治療
生物熒光成像為研究人員和外科醫生提供了一個重要的輔助工具。美國國立衛生研究院陳小元團隊和斯坦福大學戴宏杰教授團隊合作綜述總結了在近紅外II區這一生物光學透明窗口產生發光的有機染料,它可以使得發射光與周圍組織的相互作用降到最低,使光子可以幾乎不受干擾地在全身傳播。因此,近紅外II區分子熒光成像可以克服可見光成像的穿透度和對比度的瓶頸,為早期診斷癌癥和高敏感性腫瘤手術導航提供幫助。
由于其可以與多肽或抗體進行生物偶聯,近紅外II區分子染料也是一種理想的,可靶向腫瘤的成像候選造影劑,有效解決了深部組織分子成像的自熒光和散射問題。作者也對近紅外II區分子染料的合成和化學結構及光學性質進行了總結;對生物偶聯的近紅外II區分子染料的生物行為及用于癌癥檢測和手術等領域的應用做了介紹;最后也對近紅外II區分子染料的應用前景進行了展望。
Shoujun Zhu, Xiaoyuan Chen, Hongjie Dai, etal. Near-Infrared-II Molecular Dyes for Cancer Imaging and Surgery. AdvancedMaterials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201900321
https://doi.org/10.1002/adma.201900321
5. Nano Lett.:連續胞內納米遞送系統用于增強ROS誘導的抗腫瘤治療
盡管近年來人們在提高光動力治療(PDT)的療效方面取得了一些進展,但是要想實現基于活性氧(ROS)的高效治療,尤其是在治療惡性腫瘤方面仍然具有很大的挑戰性。緩解腫瘤組織的乏氧被認為是提高ROS治療效果的一個有效策略。然而,乏氧區域通常位于腫瘤的深部而難以進入,而這一點常常被人們所忽視。
鄭州大學張紅嶺團隊和張振中團隊合作構建了一種連續的細胞內遞送系統(MFLs/LAOOH@DOX),該系統由膜融合脂質體(MFLs)和包埋在脂質雙層膜中的亞油酸過氧化氫(LAOOH)組成。實驗選擇體內脂質過氧化的主要產物之一LAOOH作為ROS生成劑,它是依賴于Fe2+而非氧氣或外界刺激產生ROS的。
得益于EPR效應,MFLs/LAOOH@DOX可首先與血管周圍腫瘤細胞膜同步融合,并選擇性地將LAOOH遞送至質膜,并在細胞內按需釋放DOX。而LAOOH作為細胞膜的天然成分,可通過細胞外囊泡來逐漸蔓延到鄰近細胞,并最終擴散到整個腫瘤。隨后,通過給藥納米Fe3O4,LAOOH可特異性地在腫瘤細胞膜上產生ROS。這一研究也為提高基于ROS的抗腫瘤治療的效率提供了一種新的方法。
binghua Wang, Hongling Zhang, Zhenzhong Zhang,et al. Sequential Intercellular Delivery Nanosystem for Enhancing ROS-inducedAnti-tumor Therapy. Nano Letters, 2019.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00336
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00336
6. ACS Nano:氧化還原激活和酸增強的診療平臺用于近紅外II區光聲成像和光熱治療
近紅外II區(NIR-II, 1000-1700 nm)腫瘤光學診療具有較高的時空精度、穿透深度和治療效果,因此應用前景廣闊。而非特異性診斷和治療引起的不良副作用也一直影響NIR-II區光學診療藥物進一步的應用。新加坡南洋理工大學浦侃裔教授團隊和邢本剛教授團隊合作,制備了一種生物相容性高的納米診療試劑。它只有在腫瘤微環境內的氧化還原激活和酸增強下才能產生診斷和治療效果,而在正常組織中則沒有作用。這種智能的納米診療平臺可以在NIR-II區范圍內實現活體零背景的光聲成像(PAT)和腫瘤光熱治療(PTT),并且副作用極低,具有廣闊的臨床應用前景。
Zhimin Wang, Kanyi Pu, Bengang Xing, et al.Redox-Activatable and Acid-Enhanced Nanotheranostics for Second Near-Infrared Photoacoustic Tomography and Combined Photothermal Tumor Therapy. ACS Nano,2019.
DOI: 10.1021/acsnano.9b01411
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.9b01411
7. AFM綜述:近紅外II區分子影像
近紅外II區熒光成像在近十年來取得了顯著的研究進展,這也是由于近紅外II區熒光成像具有良好的組織穿透深度和高時空分辨率。與此同時,分子影像也已成為在分子和細胞水平上理解生物行為的有效工具。因此,將分子影像擴展到近紅外II區將進一步提高其成像性能,并提供更詳細和準確的生物系統信息。斯坦福大學戴宏杰團隊總結目前近紅外II區分子成像領域所取得的一些成果,對基于近紅外II區分子成像探針的合理設計策略進行了闡述,并著重介紹了它們的應用,旨在為進一步開發高性能的近紅外II區分子成像探針提供指導和參考。
Hao Wan, Hongjie Dai, et al. Molecular Imagingin the Second Near-Infrared Window. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201900566
https://doi.org/10.1002/adfm.201900566
8. AFM:低溫合成的SnO2用于柔性高效鈦礦太陽能電池
南方科技大學徐保民研究團隊通過簡單的水熱處理在低至100°C的溫度下合成出了表面清潔和高度結晶的SnO2。基于SnO2電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池在剛性玻璃/ITO基底上顯示出20.3%的效率,并且在柔性PEN/IT基底上的效率為18.1%,并且認證的效率為17.3%。
Liu, C., Zhang, L. Z., Zhou, X. Y., Gao, J.S., Chen, W., Wang, X. Z., Xu, B. M. Hydrothermally Treated SnO2 as the Electron Transport Layer in High‐Efficiency Flexible Perovskite Solar Cells with a Certificated Efficiency of 17.3%. AdvancedFunctional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201807604
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201807604
9. AEM綜述:無電子傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的最新進展
無電子傳輸層(ETL)的鈣鈦礦太陽能電池(PSC)是實際應用中簡單的結構,適用于簡單的制造工藝和低成本的大面積PSC,還有助于進一步探索鈣鈦礦材料的潛力,并了解PSC的工作原理。寧波材料所葛子義團隊討論了簡化器件結構和流程,概述了PSC的演變過程,重點是無ETL的PSC。其中涉及關鍵問題、工作機制、存在的問題以及未來的改進方向。旨在促進低成本和易加工的無ETL PSC的發展,以實現更高效性能的PSC。
Huang, L. K., Ge, Z. Y. Simple, Robust, andGoing More Efficient: Recent Advance on Electron Transport Layer-FreePerovskite Solar Cells. Advanced Energy Materials, 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201900248
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201900248
10. AEM:穩定鋰金屬負極均勻高離子電導的硫化鋰保護層
構建人工固態電解質界面是解決鋰金屬負極可逆性低以及枝晶生長的重要手段,但由于當前報道的人工SEI膜穩定性不足因而其保護效果無法令人滿意。在本文中,斯坦福大學崔屹教授團隊提出了一種“兼具高離子電導和均勻性”的策略來穩定SEI膜和鋰金屬負極。他們通過高溫下的簡單高效、環境友好、成本低廉的固態鋰硫蒸汽反應設計了一層硫化鋰保護層,并通過實驗手段和模擬對其電化學性能進行了研究。即便在高達5 mAh/cm2的面容量下,Li-LTO全電池也能夠穩定循環超過900周而無枝晶生長。該實驗結構為理想的SEI結構與組分設計提供了全新的觀點。
Hao Chen, Yi Cui, et al. Uniform HighIonic Conducting Lithium Sulfide Protection Layer for Stable Lithium MetalAnode. AdvancedEnergy Materials, 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201900858
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201900858
11. AEM:以Li6.4Ga0.2La3Zr2O12為引發劑和離子導電劑的原位阻燃凝膠聚合物電解質
基于聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(PVDF-HFP)的凝膠聚合物電解質被視為解決液態電解質易燃問題的最優選擇。然而,目前所報道的凝膠聚合物電解質中含有大量的液態成分因而不夠安全。在本文中,上海硅酸鹽研究所溫兆銀研究員團隊以以Li6.4Ga0.2La3Zr2O12為引發劑和離子導電劑通過簡單的原位交聯反應設計并合成了防火的PVDF-HFP基凝膠聚合物電解質。該凝膠聚合物室溫下離子電導率高達1.84×10-3 S/cm且電化學穩定窗口寬至4.75 V。此外,這種凝膠聚合物電解質與金屬鋰負極表現出良好的相容性,由其組裝的鋰電池在剪切與彎曲測試中均表現出卓越的安全性。此外,該鋰電池在0.5C倍率下循環300周后的容量保持率高達94.08%且庫倫效率高達98%。
Dong Xu, Zhaoyin Wen, et al. In Situ GeneratedFireproof Gel Polymer Electrolyte with Li6.4Ga0.2La3Zr2O12 AsInitiator and Ion‐ConductiveFiller. Advanced Energy Materials, 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201900611
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201900611
12. AEM:高硬度、鋰金屬相容的無機-有機雙網絡溶劑化離子凝膠
離子凝膠憑借其不燃性、高熱穩定性以及寬電化學穩定窗口而被視為安全鋰離子電池的最佳電解質選擇。基于傳統離子液體的離子凝膠面臨著機械性能差、鋰離子遷移數低等問題。在本文中,華中科技大學胡先羅教授團隊通過非水解溶膠凝膠與原位聚合的方法設計了一種基于無機-有機雙網絡的新型溶劑化離子凝膠電解質(SIGE)。這種新型SIGE電解質硬度很高,鋰離子遷移數高達0.43且與金屬鋰負極具有很高的界面相容性。使用SIGE電解質的Li-LiFePO4全電池循環500周后的容量保持率高達95.2%且平均庫倫效率超過99.8%。此外,基于SIGE電解質的NCM811-Li全電池的效率也遠超之前文獻中報道過的固態或準固態電池。
Le Yu, Xianluo Hu, et al Highly Tough, Li‐Metal Compatible Organic–Inorganic Double-Network Solvate Ionogel. Advanced Energy Materials, 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201900257
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201900257