1. Joule：陰離子設計開啟固態(tài)鋰硫電池
固態(tài)Li-S電池（SSLSB）的能量效率和長期循環(huán)性受到Li枝晶和多硫化物穿梭的嚴重阻礙。西班牙CIC Energigune研究所Michel Armand和Heng Zhang團隊報道了將（二氟甲磺酰基）（三氟甲磺酰基）酰亞胺陰離子[N(SO2CF2H)(SO2CF3)]-，稱為DFTFSI-，作為高性能聚合物基SSLSB的改性陰離子。與廣泛使用的雙（三氟甲磺酰基）酰亞胺陰離子[N(SO2CF3)2]-（TFSI-）相比，基于DFTFSI的SSLSB對Li金屬具有更優(yōu)異的界面穩(wěn)定性、極高的放電和面積容量，非常高的庫侖效率和長期循環(huán)性，都超過了報道的文獻值。這項工作為加速未來SSLSB的實際部署打開了新的大門。
Heng Zhang, Uxue Oteo, Xabier Judez,Gebrekidan Gebresilassie Eshetu, Maria Martinez-Iba?ez, Javier Carrasco,Chunmei Li, Michel Armand. Designer Anion Enabling Solid-State Lithium-Sulfur Batteries. Joule, 2019.
DOI: 10.1016/j.joule.2019.05.003
https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30215-6
2. Science Adv.：碳摻雜WS2單層：減小帶隙和p型摻雜運輸
化學摻雜構成了改變二維過渡金屬二硫族化物（2D-TMD）的電子，化學和光學性質(zhì)的有效途徑。賓夕法尼亞大學Saptarshi Das，Susan B. Sinnott和Mauricio Terrones團隊使用等離子體輔助方法將碳氫（CH）單元引入WS2單層。研究發(fā)現(xiàn)，CH-基團是最穩(wěn)定的摻雜劑，可將碳引入WS2，從而導致光學帶隙從1.98 eV降低到1.83 eV。研究表明，CH-基團并入WS2內(nèi)的S空位，未摻雜的WS2表現(xiàn)出單極n型傳導。然而，隨著碳摻雜水平的增加，CH-WS2單層顯示出p-分支并逐漸變成完全p-型。因此，嵌入WS2晶格的CH基團調(diào)控其電子和光學特性。該路線可用于摻雜其他2D-TMD以用于更有效的電子設備。
Zhang, F., Lu, Y. et al. Carbon doping of WS2monolayers: Bandgap reduction and p-type doping transport. Science Advances,2019.
DOI: 10.1126/sciadv.aav5003
https://advances.sciencemag.org/content/5/5/eaav5003
3. Chem. Soc. Rev.：如何可靠直觀地探索環(huán)境條件下電催化還原氮
考慮到氨對食品、化學品和能源的重大影響，高效活化氮氣合成氨在現(xiàn)代社會中扮演著至關重要的角色。合成氨工藝具有上百年的歷史，該工藝負責全球1-2%的能源消耗、全球一半的氫的利用以及全球與能源相關二氧化碳排放量的～1%，因而環(huán)境電催化氮還原反應在過去幾年中引起了極大的興趣。早期的一些成就揭示了室溫環(huán)境條件下這一過程的可能性，但也發(fā)現(xiàn)其面臨著巨大的挑戰(zhàn)。氮還原反應的活性和選擇性從根本上受到競爭性氫演化和氮結垢關系的限制，而低生產(chǎn)率和普遍存在的污染物則困擾著實驗實踐。
為了提高結果的準確性和重現(xiàn)性以幫助研究人員進行更具有意義的研究，澳大利亞阿德萊德大學喬世璋等概括了環(huán)境電催化氮還原研究的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)，并對各種實驗參數(shù)進行了深入的討論。最后，作者推薦了一系列實驗方案和最佳實踐并強調(diào)了這一令人興奮和重要領域未來研究的一些潛在方向。
Cheng Tang, Shizhang Qiao et al. How toexplore ambient electrocatalytic nitrogen reduction reliably and insightfully. Chemical Society Reviews, 2019.
DOI: 10.1039/C9CS00280D
https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2019/CS/C9CS00280D#!divAbstract
4. Chem. Soc. Rev.：用于氧析出反應的穩(wěn)定貴金屬電催化劑
氧析出反應（OER）是一種動力學遲緩的陽極反應，需要很大的超電勢才能實現(xiàn)較大的電流。盡管非貴金屬基堿性水電催化劑受到越來越多的關注，但應用于質(zhì)子交換膜水電解槽的貴金屬基電催化劑（NMES）仍具有電流密度和功率密度大、成本低的優(yōu)點。高效、耐用、利用率高的OER催化工程NMES對促進經(jīng)濟高效的可再生能源生產(chǎn)和轉(zhuǎn)化裝置的發(fā)展具有重要意義。
在本綜述中，華中師范大學Chengzhou Zhu與美國華盛頓州立大學林躍河等介紹了有關應用于氧析出反應的貴金屬電催化劑的組成和結構優(yōu)化的最新進展，其中包括基于Ir和Ru的氧化物和合金，以及具有各種形態(tài)的Ir和Ru以外的貴金屬。為了闡明組成/結構-性能關系和活性-穩(wěn)定性關系背后的基本科學和機制，作者進行了綜合實驗和理論研究來說明金屬-載體相互作用、尺寸效應、雜原子摻雜效應、相變、降解過程和單原子催化等過程。最后，作者為指導OER電催化劑在可再生能源相關器件中的合理應用進行了展望。
Qiurong Shi, Chengzhou Zhu, Yuehe Lin et al.Robust noble metal-based electrocatalysts for oxygen evolution reaction. Chemical Society Reviews, 2019.
DOI:10.1039/c8cs00671g
https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/cs/c8cs00671g
5. Chem. Soc. Rev.：打破合成氣轉(zhuǎn)化和CO2氫化成烴類化學品和燃料的選擇性限制
合成氣（H2和CO的混合物）和CO2催化轉(zhuǎn)化為化學品和燃料近年來引起了很多關注。Fischer-Tropsch（FT）合成是合成氣化學的經(jīng)典途徑，但FT合成的產(chǎn)物選擇性受Anderson-Schulz-Flory（ASF）分布的限制。將CO2氫化成C2+烴涉及C-C鍵形成遇到類似的選擇性限制。
廈門大學王野、張慶紅和康金燦團隊重點介紹了通過使用CO和CO2加氫成C2+烴的反應耦合策略來打破選擇性限制的最新進展，其中包括關鍵的化學品，如低級（C2-C4）烯烴和芳烴，以及液體燃料，如汽油（C5-C11碳氫化合物），噴氣燃料（C8-C16碳氫化合物）和柴油燃料（C10-C20碳氫化合物）。綜述了新型雙功能或多功能催化劑的設計和開發(fā)，這些催化劑由金屬，金屬碳化物或金屬氧化物納米粒子和沸石組成，用于將CO和CO2加氫成超過FT合成的C2+烴。將分析控制催化性能的關鍵因素，例如催化劑組分，沸石的酸度和中孔率以及金屬/金屬碳化物/金屬氧化物和沸石之間的接近度，以提供設計有效雙功能或多功能催化劑的見解。將討論反應機理，特別是CO和CO2的活化，反應途徑和反應中間體，以提供對FT合成之外的新C1化學途徑的化學的深入理解。
Zhou, W., Cheng, K. et al. New horizon in C1chemistry: breaking the selectivity limitation in transformation of syngas andhydrogenation of CO2 into hydrocarbon chemicals and fuels. Chemical Society Reviews, 2019.
DOI:10.1039/C8CS00502H
http://dx.doi.org/10.1039/C8CS00502H
6. Chem. Soc. Rev.：x射線激活的納米系統(tǒng)用于診療應用
x射線在放射治療(RT)和生物醫(yī)學成像的臨床醫(yī)療設施中有著廣泛的應用。然而，由于活體組織和器官的x射線衰減系數(shù)較低，單純使用x射線治療癌癥會導致輻射能量不足，進而不可避免地需要過量的輻射劑量，因此會對健康的身體部位產(chǎn)生嚴重的副作用。在過去的十年中，材料科學和納米技術的發(fā)展使得很多x射線激活的腫瘤靶向納米系統(tǒng)被開發(fā)，該系統(tǒng)甚至能夠治療全身性腫瘤，并有效緩解暴露在大輻照劑量下的副作用。此外，與傳統(tǒng)的外部光源(如近紅外光)相比，x射線技術由于其在活體組織和生物體中幾乎可以無限穿透，因此它也是激活納米系統(tǒng)用于癌癥治療和生物醫(yī)學成像的理想方法。
福州大學宋繼彬教授團隊、楊黃浩教授團隊和美國國立衛(wèi)生研究院陳小元教授團隊合作，系統(tǒng)地介紹了x射線與納米材料系統(tǒng)之間相互作用的機制，并對x射線敏感的材料及其在腫瘤相關診療應用中的最新研究進展進行了綜述。
Xiaofeng Chen, Jibin Song, Xiaoyuan Chen,Huanghao Yang, et al. X-ray-activated nanosystems for theranosticapplications. Chemical Society Reviews, 2019.
DOI: 10.1039/C8CS00921J
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/cs/c8cs00921j#!divAbstract
7. Chem. Soc. Rev.：納米酶用于響應性的生物醫(yī)學領域
納米酶是以納米材料為基礎的人工酶系統(tǒng)。該系統(tǒng)可通過有效地模擬天然酶的催化位點或囊括多價元素來替代傳統(tǒng)的催化酶。隨著納米技術的迅速發(fā)展，人們對納米酶的認識也在不斷加深，它具有比蛋白酶更高的催化穩(wěn)定性、更易于被修飾和更低的制備成本。因此，納米酶材料不僅是自然酶的替代品，而且還可作為一種多模態(tài)平臺應用于復雜的生物環(huán)境。
威斯康星大學麥迪遜分校蔡偉波教授團隊、深圳大學黃鵬教授團隊和中科院生物物理研究所閻錫蘊院士團隊合作，對響應一個或多個底物的納米酶系統(tǒng)研究進行了綜述。在不同的微環(huán)境中，納米酶的催化活性受pH、H2O2和谷胱甘肽濃度及氧化程度的影響，因此納米酶可以被磁場、光、超聲波和熱等不同的刺激進行控制。通過調(diào)控這些刺激因素則可以最大限度地提高納米酶在不同疾病上的診斷和治療效果。
Dawei Jiang, Peng Huang, Xiyun Yan, Weibo Cai,et al. Nanozyme: new horizons for responsive biomedical applications. Chemical Society Reviews, 2019.
DOI: 10.1039/c8cs00718g
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/cs/c8cs00718g#!divAbstract
8. AFM：右旋糖酐修飾的透明質(zhì)酸酶作為增強光動力-免疫治療的輔助納米藥物
由交聯(lián)的透明質(zhì)酸(HA)組成的腫瘤細胞外基質(zhì)(ECM)是導致腫瘤微環(huán)境異常(TME)和影響各種治療方法效果的關鍵因素之一。蘇州大學劉莊教授團隊利用對pH響應的方法，將右旋糖酐(DEX)修飾到透明質(zhì)酸酶(HAase)上。所制備的DEX-HAase納米材料具有很高的酶穩(wěn)定性、可以降低免疫原性、并延長材料的血液半衰期。隨著材料在腫瘤的有效被動積累，酸性TME內(nèi)的DEX-HAase會被裂解釋放HAase，進而引發(fā)HA的分解使得ECM結構疏松并導致氧氣和治療試劑的穿透性增強，使得腫瘤的乏氧程度大大減輕，可有效提供光動力治療(PDT)的效果，同時也可以逆轉(zhuǎn)免疫抑制TME，改善腫瘤免疫治療。
實驗發(fā)現(xiàn)，DEX-HAase可以顯著增強PDT和抗PD-L1檢查點阻斷治療的聯(lián)合效果，不僅可以在光照下直接治療腫瘤，也可抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移。這一工作通過提出一種新型的輔助性納米藥物，為調(diào)控TME增強光動力-免疫治療癌癥提供了新的方法。
Hairong Wang, Zhuang Liu, et al. Hyaluronidasewith pH-responsive Dextran Modifcation as an Adjuvant Nanomedicine for Enhanced Photodynamic Immunotherapy of Cancer. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201902440
https://doi.org/10.1002/adfm.201902440
9. Nano Lett.：MOF衍生的二維碳納米片用于根除多種細菌并增強抗感染治療
基于石墨烯的二維納米材料具有多種治療的模式，為對抗致病性細菌感染提供了許多新的機會。但是這些材料的合成十分復雜、且需要很大的劑量并會產(chǎn)生很多的非局部熱。四川大學馬浪團隊、程沖教授團隊、趙長生教授團隊和柏林自由大學Rainer Haag教授團隊合作報告了一種MOF衍生的二維碳納米片(2D-CNs)的制備，該材料具有相-尺寸轉(zhuǎn)化和清除局部細菌的能力，可用于增強抗感染治療。
實驗首先合成了MOF衍生的, 摻雜了氧化鋅的石墨烯(ZnO@G)，然后通過原位聚合將其與熱響應相變刷(TRB)結合得到TRB-ZnO@G。TRB-ZnO@G具有二維結構、高光熱性能、持續(xù)有效的Zn2+釋放以及開關式的相-尺寸轉(zhuǎn)變的能力。實驗發(fā)現(xiàn)，近紅外光可以觸發(fā)TRB-ZnO@G-細菌聚合物的形成，這使得大量Zn2+可以穿透細菌膜并結合物理切割和熱療協(xié)同增強抗菌。研究結果證明該平臺不僅可以在低劑量下實現(xiàn)近100%地消滅多種細菌，同時也具有快速安全地對皮膚傷口進行消毒的能力，是一種很好的廣譜抑制致病菌的材料。
Xin Fan,Lang Ma, Chong Cheng, Changsheng Zhao, et al. Metal?Organic-Framework-Derived 2D Carbon Nanosheets for Localized Multiple Bacterial Eradication and Augmented Antiinfective Therapy. Nano Letters, 2019.
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b01400
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.9b01400
10. Nano Lett.：有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池柔韌性的納米力學方法
鈣鈦礦太陽能電池的機械柔韌性以及高功率轉(zhuǎn)換效率正在引起越來越多的關注。除了現(xiàn)有的經(jīng)驗方法，例如循環(huán)彎曲試驗，近日，蔚山科學技術院Myoung Hoon Song、Ju-Young Kim研究團隊展示了鈣鈦礦材料本身的拉伸性能。測量自立式鈣鈦礦材料的拉伸性能至關重要，因為（1）拉伸性能代表了太陽能電池中薄膜型鈣鈦礦層的實際機械性能，包括各種缺陷的影響，以及（2）鈣鈦礦的變形行為可以使用具有拉伸性質(zhì)作為輸入的固體力學來分析太陽能電池的任何變形狀態(tài)下的層。
通過在循環(huán)彎曲變形期間功率轉(zhuǎn)換效率的降低，發(fā)現(xiàn)MAPbI3基柔性太陽能電池的臨界彎曲半徑在0.5和1.0mm之間。該發(fā)現(xiàn)與基于通過原位拉伸測試發(fā)現(xiàn)的MAPbI3的1.17％的彈性變形極限確定的0.66mm的臨界彎曲半徑很好地吻合。掃描電子顯微鏡觀察和空穴納米壓痕測試表明，鈣鈦礦層中粗裂紋的形成是柔性鈣鈦礦太陽能電池中觀察到的功率轉(zhuǎn)換效率降低的主要原因。
Ahn,S.-m. Song, M.-H. Kim, J.-Y. et al. Nanomechanical Approach for Flexibility of Organic?Inorganic Hybrid Perovskite Solar Cells. Nano Letters, 2019.
DOI:10.1021/acs.nanolett.9b00796
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.9b00796
11. ACS Energy Lett.：雙層Mg0.25V2O5?H2O作為鈣離子電池正極
鈣離子電池是一種新興的儲能系統(tǒng)，然而，缺乏高性能正極材料是鈣離子電池發(fā)展的主要挑戰(zhàn)之一。武漢理工大學麥立強教授團隊與上海理工大學宋波教授團隊報道了雙層Mg0.25V2O5·H2O可作為可充電鈣離子電池的穩(wěn)定正極材料，其具有10.76 ?的大層間距，為Ca2+擴散提供了足夠的空間，中間層中的結晶水可以提供電荷屏蔽效應。在Ca2+嵌入/脫嵌期間，層間距僅顯示?0.09 ?的微小變化，材料表現(xiàn)出意想不到的結構穩(wěn)定性，致使其Ca2+儲存展示出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性（500次循環(huán)后容量保持率為86.9％）。基于原位/非原位實驗表征和從頭算模擬，揭示了這種優(yōu)異結構穩(wěn)定性的起源。
Xiaoming Xu, Manyi Duan, Yunfan Yue, Qi Li,Xiao Zhang, Lu Wu, Peijie Wu, Bo Song, Liqiang Mai. Bilayered Mg0.25V2O5?H2O as a Stable Cathode for Rechargeable Ca-ion Batteries. ACS Energy Letters, 2019.
DOI: 10.1021/acsenergylett.9b00830
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsenergylett.9b00830
12. ACS Omega：TOPO鈍化增強鈣鈦礦LED性能
金屬鹵化物鈣鈦礦量子點（QDs）由于其高光致發(fā)光量子效率，高色純度，和大的激子結合能的優(yōu)異光學性質(zhì)在下一代顯示器和固體照明領域引起了顯著的研究興趣。大量的表面缺陷和非輻射復合被認為是鈣鈦礦QD在高效發(fā)光二極管（LED）中的實際應用迫切需要解決的主要問題。近日，南京郵電大學黃維、陳淑芬研究團隊報道了綠色鈣鈦礦QD CH3NH3PbBr3與三辛基氧化膦（TOPO）的有效鈍化。
通過簡單地將適量的TOPO加入到非極性甲苯溶劑中合成CH3NH3PbBr3 QDs，這些合成的鈣鈦礦QDs的表面缺陷明顯減少，同時光致發(fā)光壽命增加，非輻射復合受到抑制。進一步研究表明，TOPO（路易斯堿）的電負性氧與鈣鈦礦中未配位的Pb2 +離子和不穩(wěn)定的鉛原子鍵合。通過TOPO鈍化，基于CH3NH3PbBr3的綠色鈣鈦礦QD LED的亮度，電流效率和外部量子效率分別提升93.5,161.1和168.9％，達到1635 cd m-2, 5.51 cd A-1和1.64％。此外，TOPO的存在顯著改善了CH3NH3PbBr3QD和相關器件的穩(wěn)定性。該研究工作為制備低缺陷密度鈣鈦礦QD和高效穩(wěn)定的鈣鈦礦QD LED提供了一種有效的策略。
Yao, Y.Chen, S. Huang, W. et al. Efficient Quantum Dot Light-Emitting Diodes Based on Trioctylphosphine Oxide-Passivated Organometallic Halide Perovskites. ACS Omega,2019.
DOI:10.1021/acsomega.9b00464
https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsomega.9b00464
