1. Nature Energy：一種在集中太陽照射下工作的熱協同光電化學制氫裝置
在保持高能量轉換效率的同時實現高電流密度是提高光電化學裝置競爭力的主要挑戰之一。針對這個挑戰，洛桑聯邦理工學院Sophia Haussener團隊提出了一種解決辦法——采用熱集成、傳質優化以及光吸收劑-電催化劑之間的電子一體化，在集中的太陽輻照（最高474 kW m-2）下運行裝置。作者量化了熱集成所帶來的理論最大效率的提高，并使用III–V基光吸收劑和IrRuOx–Pt基電催化劑對這一方法進行了實驗驗證。當計算所得太陽能-氫轉換效率超過15%時，電流密度達到0.88 A cm-2以上。作者對裝置性能、動態響應和穩定性進行了研究，證明了該裝置在不同條件下穩定產氫2 h以上的能力。總之，所獲得的電流密度和輸出功率(27 W)為大規模部署光電化學制氫裝置提供了途徑。
圖：一體化光電化學裝置的示意圖。
Saurabh Tembhurne, Fredy Nandjou & SophiaHaussener. A thermally synergistic photo-electrochemical hydrogen generatoroperating under concentrated solar irradiation. Nature Energy, 2019.
DOI: 10.1038/s41560-019-0373-7
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0373-7#Abs1
2. Nature Commun.：厲害！CsPbBr3鈣鈦礦光陽極用于水氧化
英國巴斯大學Petra J. Cameron等人報道了無機CsPbBr3光陽極的發展，用于從水性電解質直接光電化學釋放氧氣。使用商業熱石墨片和中孔碳支架來封裝CsPbBr3作為廉價和有效的保護策略。在恒定模擬太陽能照射下，在含水電解質中實現了30小時的記錄穩定性，在1.23 VRHE下電流高于2 mA cm-2。通過在密封石墨片的面向電解質的表面上接枝分子Ir基水氧化催化劑進一步證明了該方法的多功能性。由于加速的電荷轉移而改變復合光電陽極的起始電位。該研究表明，開發用于光電化學太陽能燃料的鹵化鈣鈦礦基電極是一條有效途徑。
Poli, I.;Hintermair, U.; Regue, M.; Kumar, S.; Sackville, E. V.; Baker, J.; Watson, T.M.; Eslava, S.; Cameron, P. J. Graphite-protected CsPbBr3 perovskitephotoanodes functionalised with water oxidation catalyst for oxygen evolutionin water. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-10124-0
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10124-0
3. Nature Commun.：通過鈣鈦礦超穎表面，共振增強的三光子發光進行光學編碼
鹵化鉛鹵化物已成為光伏和光電器件的有希望的材料。然而，其特殊非線性特性尚未在納米光子學中得到充分利用。哈爾濱工業大學深圳研究生院 QinghaiSong, Shumin Xiao和新加坡國立大學Cheng-Wei Qiu研究了MAPbI3鈣鈦礦超穎表面及其內部非線性過程。雖然產生了三次諧波產生和三光子發光，但后者受材料損失的影響較小，并且顯著增強了60倍。相應的模擬顯示，改善是由共振增強引起的。這種共振增強的三光子發光使鈣鈦礦超穎表面有望應用于高分辨率非線性彩色納米印刷和光學編碼。僅當入射激光器處于共振時，編碼信息“NANO”才可見。非共振泵浦和單光子激發僅產生均勻的暗或光致發光背景。
Fan, Y.;Wang, Y.; Zhang, N.; Sun, W.; Gao, Y.; Qiu, C.-W.; Song, Q.; Xiao, S. NatureCommunications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-10090-7
https://doi.org/10.1038/s41467-019-10090-7
4. Nature Commun.：用于預測晶體工程以調節激子耦合的從頭策略
在分子固體中，溶劑化染料分子的強光致發光（PL）通常被鄰近發色團的激子耦合引入的非輻射衰變過程來抑制。近日，Christof W?ll等人發現通過優化發色團填料可以避免這種PL猝滅。研究人員將光活性化合物整合到MOF中，通過引入可調節的“空間控制單元”（SCU）來調整分子排列。研究人員通過計算分析確定核心取代的萘二酰亞胺（cNDI）的最佳比對以產生高發射性J-聚集體。然后，研究人員創建了一個裝有手柄的MOF發色接頭的大型庫，并對最佳SCU進行了計算篩選。光物理表征證實了具有明亮綠色發射的J-聚集體的形成，具有前所未有的光致發光量子產率，用于結晶的NDI基材料。該方法可以應用于定制有機半導體材料的光物理性質。
Haldar, R. Diring, S. Wenzel,W. Odobel, F. W?ll, F. et al. A de novo strategy for predictive crystalengineering to tune excitonic coupling. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-10011-8
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10011-8
5. Nature Commun.：檢查點阻斷和納米增敏劑用于增強聲動力治療并降低腫瘤轉移
將檢查點阻斷(如PD1/PD-L1)與傳統臨床治療相結合往往產生副作用和較低的腫瘤治療效果。同濟大學張坤團隊、徐輝雄團隊和中國科學院上海硅酸鹽研究所陳雨團隊合作報告了一種利用納米增敏劑去增強聲動力治療(SDT)并將其和檢查點阻斷免疫治療相結合的腫瘤治療模式。實驗使用的納米增敏劑(HMME/R837@lip)的所有成分均已獲得臨床批準。其中，作為載體的脂質體將聲敏劑(血卟啉單甲醚(HMME))和免疫佐劑(亞米喹莫特(R837))進行共同包裹。實驗利用多個腫瘤模型證明了這種增強的SDT與抗PD-L1結合后可以誘導抗腫瘤反應，不僅可以阻止原發性腫瘤的生長，還可以防止其向肺部轉移。該聯合治療策略還可提供長期的免疫記憶功能，以防止腫瘤的復發。
Wenwen Yue, Kun Zhang, Huixiong Xu, Yu Chen,et al. Checkpoint blockade and nanosonosensitizeraugmented noninvasivesonodynamic therapy combination reduces tumour growth and metastases inmice. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-09760-3
https://doi.org/10.1038/s41467-019-09760-3
6. Nature Commun.：肝靶向納米技術助力黃連素治療心血管代謝疾病
心血管代謝疾病(CMD)是造成人類過早死亡的主要原因。黃連素(BBR)是一種可以降脂的植物化合物，具有多種抗代謝紊亂的作用，因此有望治療CMD相關疾病。而肝臟則是BBR的靶點部位，實現BBR在肝臟部位的有效積累對于治療效果的改善將大有裨益具。
中國醫學科學院北京協和醫學院王璐璐團隊、鄭穩生團隊、韓燕星團隊和蔣建東團隊合作，設計了由疏水的α-生育酚內核及聚乙烯乙二醇-硫醇外殼組成的膠束(CTA-Mic)并將其用于實現BBR的肝臟靶向。生物分布結果表明，該膠束可以使得BBR在肝臟積累量增加248.8%，并且在HepG2細胞內和體內可以檢測到一系列與能量代謝相關的基因上調。實驗在高脂飲食喂養的小鼠中發現，BBR-CTA-Mic可顯著改善代謝狀況，減少主動脈弓斑塊的形成。這一研究結果為利用納米技術改善天然藥物治療CMD的效果提供了新的策略。
Hui-Hui Guo, Lu-Lu Wang, Wen-Sheng Zheng,Yan-Xing Han, Jian-Dong Jiang, et al. Liver-target nanotechnology facilitatesberberine to ameliorate cardio-metabolic diseases. Nature Communications,2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-09852-0
https://doi.org/10.1038/s41467-019-09852-0
7. Chem：生物功能性分子改善ZIF酸性穩定性
沸石咪唑酯骨架（ZIF）已被廣泛研究用于分離、氣體吸附、催化和生物技術，但它們的實際應用可能因其在潮濕酸性條件下的結構不穩定性而受到阻礙。
新南威爾士大學Kang Liang和Jingwei Hou團隊在DFT計算的指導下，證明了兩種ZIF（ZIF-8和ZIF-L）的酸性穩定性可以通過摻入多肽或DNA官能團來增強。對局部化學結構和鍵合環境的一系列研究表明，增強的酸性穩定性源于Zn中心與插入的羧酸鹽（用于多肽）或磷酸鹽（用于DNA）之間新建立的配位相互作用，這兩者都具有比咪唑酯配體更低的pK。利用功能性生物分子同系物-酶，研究者證明了生物實體和ZIF之間的共生宿主-客體穩定性增強效應，即：包封的生物分子能夠穩定ZIF基質，而ZIF外骨架保護酶免于變性。
Song Gao,Jingwei Hou, Zeyu Deng, Tiesheng Wang, Sebastian Beyer, Ana Guilherme Buzanich,Joseph J. Richardson, Aditya Rawal, Robert Seidel, Muhammad Yazid Zulkifli,Weiwei Li, Thomas D. Bennett, Anthony K. Cheetham, Kang Liang, Vicki Chen.Improving the Acidic Stability of Zeolitic Imidazolate Frameworks byBiofunctional Molecules. Chem, 2019.
DOI:10.1016/j.chempr.2019.03.025
https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30129-9
8. Chem綜述: 無貴金屬的CeO2基復合氧化物納米催化劑的合成與應用
作為非貴金屬催化劑的CeO2基混合氧化物對基礎研究和催化應用具有重要的意義。與單組分樣品相比，混合氧化物中的界面可以在很大程度上優化非均相催化反應的關鍵步驟，例如底物分子的吸附速率，中間狀態和產物的解吸速率。
中國科學院長春應化所宋術巖課題組綜述總結了納米結構無貴金屬的CeO2基混合氧化物催化劑合成的最新進展，以及它們在某些模型反應中的催化應用，如CO氧化、NOx還原、蒸汽重整、水-氣體轉移反應、光催化反應等，重點關注增強其催化性能的合成策略，組分和結構效應。最后，對這一新興研究領域的一些挑戰和觀點發表了評論。
WeitingYang, Xiao Wang, Shuyan Song, Hongjie Zhang. Syntheses and Applications ofNoble-Metal-free CeO2-Based Mixed-Oxide Nanocatalysts. Chem, 2019.
DOI:10.1016/j.chempr.2019.04.009
https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30167-6?rss=yes
9. Chem：二維sp2碳共軛的COF用于光催化制氫
光化學能轉換需要系統和復雜的分子設計來管理連續的光化學過程，包括能量收集，激子遷移，電子轉移，電荷分離和電荷傳輸，目前這種集成設計仍然是一項重大挑戰。
新加坡國立大學Donglin Jiang課題組報道了一種基于二維sp2碳共軛的COF來實現這些光化學過程的無縫集成。框架設計為完全的π共軛，用于收集大范圍的可見光到近紅外光，晶格外圍能夠控制能帶結構并構建了用于分裂激子的內置供體-受體的異質結界面。該COF框架創建了密集且有序的柱狀π陣列，提供了促進激子遷移和電荷傳輸的途徑。在孔隙或表面上加載反應中心會縮短電子轉移距離并促進電子在反應中心的積聚。因此，三種分子機制（激子遷移和分裂和電荷傳輸）無縫地集成在COF中，使系統能夠有效地在低能光子下從水中連續且穩定地產生H2。
EnquanJin, Zhian Lan, Qiuhong Jiang, Keyu Geng, Guosheng Li, Xinchen Wang, DonglinJiang. 2D sp2 Carbon-Conjugated Covalent Organic Frameworks forPhotocatalytic Hydrogen Production from Water. Chem, 2019.
DOI:10.1016/j.chempr.2019.04.015
https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30173-1#%20
10. AM：CoP2NCs高效電催化/光電催化產氫
開發地球資源豐富、高效的光電解水電催化劑是實現高效太陽能氫能轉化的關鍵。近日，維克森林大學Scott M. Geyer及哈爾濱工業大學Yejun Qiu等多團隊合作，采用熱注射法制備了富磷膠體二磷化鈷納米晶(CoP2 NCs)。
實驗發現，CoP2 NCs在酸性溶液中具有和Pt相當的析氫反應(HER)電催化活性，過電位為39 mV電流密度即可達到10mA cm?2, Tafel斜率極低，為32mV dec-1。DFT計算表明，高的P含量在物理上分離Co原子，防止H與多個Co原子過度結合，同時穩定H吸附到單個Co原子上。作者進一步組裝由底部p-Si光吸收器、原子層沉積Al-ZnO鈍化層和CoP2助催化劑組成的金屬-絕緣體-半導體光電化學裝置，進一步證明了CoP2 NCs的催化性能。p-Si/AZO/TiO2/CoP2光電陰極在0 V時的光電流密度為16.7 mA cm-2，輸出光電壓為0.54 V（相對于RHE）。
Hui Li, Yejun Qiu,* Scott M. Geyer*, et al. Phosphorus-Rich Colloidal Cobalt Diphosphide (CoP2)Nanocrystals for Electrochemical and Photoelectrochemical HydrogenEvolution. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201900813
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201900813
11. Angew綜述：釩基水系鋅離子電池的設計策略
近年來，各種釩基化合物由于其低成本和高理論容量而被廣泛開發用作水系鋅離子電池（ZIB）的正極材料，且在基于釩基正極的ZIB中觀察到不同的能量存儲機制。南開大學牛志強課題組對ZIB中各種釩基正極的儲能機制和結構特征進行了綜合概述，討論了改善釩基正極電化學性能的策略，包括金屬離子的插入，結構水的調整，導電添加劑的選擇和電解質的優化。最后，還提供了有關新型釩基電極材料設計的潛在方向的見解。
Fang Wan, Zhiqiang Niu. Design Strategies ofVanadium‐based Aqueous Zinc‐IonBatteries. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201903941
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201903941
12. ACS Energy Lett.：21.09%！最高效率鈣鈦礦單晶太陽能電池問世
近日，阿卜杜拉國王科學大學Omar F. Mohammed和Osman M. Bakr研究團隊使用溶液空間限制的反溫晶體生長方法實現二十微米厚的單晶MAPbI3鈣鈦礦的制備，其太陽能電池器件功率轉換效率達到21.09％填充因子高達84.3％，創造了鈣鈦礦單晶太陽能電池的新紀錄，并為鈣鈦礦太陽能電池實現高填充因子開辟了道路。
Chen,Z. Mohammed, O. F. Bakr, O. M. et al. Single-Crystal MAPbI3Perovskite Solar Cells Exceeding 21% Power Conversion Efficiency. ACS Energy Letters, 2019.
DOI:10.1021/acsenergylett.9b00847
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/pdf/10.1021/acsenergylett.9b00847
