1. Nature Commun.：超選擇性配體驅動的錒系元素分離
金屬離子分離在核醫學、廢物回收、空間探索和基礎研究等眾多領域都具有十分重要的意義。然而，由于操作條件和性能有限，因此回收率、純度和成本之間很難達到平衡。受嗜鐵素啟發的配體顯示出前所未有的電荷選擇性以及對苛刻工業條件的兼容性，展現出優異的分離效率、穩定性和過程控制。
有鑒于此，勞倫斯伯克利國家實驗室Rebecca J. Abergel等人成功地演示了一個通用的分離策略，針對三個不同的系統，Ac, Pu和Bk。用模型化合物得到的分離因子(SF)比目前使用的任何其他配體都要高幾個數量級，Ac和相關金屬雜質之間分離因子為106，Pu與三價錒系元素以及裂變產物之間的分離因子高達108以上，通過一步分離方法(SF > 3×106和放射安全> 99.999%)可以從鄰近的錒系元素和裂變產物中分離Bk。
Gauthier J.-P. Deblonde, Abel Ricano &Rebecca J. Abergel. Ultra-selective ligand-driven separation of strategicactinides. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-10240-x
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10240-x
2. Nature Commun.：加快虛擬襯底SrTiO3的生長速率
天然襯底的可用性是依賴于外延膜的微電子技術發展的基石。如果沒有原生基底，虛擬襯底（在結構不同的襯底上外延生長的結晶緩沖層）提供了一種解決方案。可行的虛擬襯底需要以高速率生長高質量的薄膜，以滿足商業化大規模生產。賓夕法尼亞州立大學RomanEngel-Herbert團隊報道了SrTiO3的生長速率超過600 nm hr-1。與通過常規方法在硅上生長的SrTiO3相比，生長速率增加了十倍，這是通過在混合分子束外延中的自調節生長窗口實現的。虛擬襯底克服硅上復雜氧化物的材料集成挑戰，為超過摩爾時代和硅集成量子計算硬件開發新電子器件開辟了道路。
Lapano, J., Brahlek, M. et al. Scaling growthrates for perovskite oxide virtual substrates on silicon. Nature Communications,2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-10273-2
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10273-2
3. Chem. Rev.：全聚合物太陽能電池的研究進展、設計指導與應用展望
包含聚合物給體和聚合物受體的全聚合物太陽能電池在近年來受到了持續的關注。全聚合物太陽能電池的火爆不僅僅是因為便于調控的光學、電化學和結構性質，更是因為其與傳統聚合物-富勒烯太陽能電池相比具有長期循環穩定性、易于合成以及適合工業化生產的良好成膜性。近年來在材料設計和器件工程上的突破已經使得全聚合物太陽能電池的能量轉換效率超過了11%，這可以與傳統富勒烯-聚合物太陽能電池相媲美。此外，全聚合物太陽能電池具有杰出的機械性能和可拉伸性，這使得其相比那些基于小分子的聚合物太陽能電池更適合在可穿戴柔性儲能器件中推廣使用。
在本綜述中，韓國先進科技研究所Kim等精選了近年來全聚合物太陽能電池領域內重要的研究成果以期為該領域發展提供全面認知。作者描述了支持所有聚合物太陽能電池最新進展的關鍵組件，包括高效聚合物給體和受體的合理設計規則、混合形態控制和采光工程。然后作者還回顧了最近關于各種外部條件下有關提高聚合物太陽能電池穩定性的工作。最后，作者認為當前的太陽能電池尚未發揮出其全部潛力，基于全聚合物的太陽能電池在未來大有可為。
Changyeon Lee, Bumjoon J. Kim et al. RecentAdvances, Design Guidelines, and Prospects of All-Polymer Solar Cells. ChemicalReviews, 2019.
DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00044
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.9b00044
4. Chem. Soc. Rev.：用于光催化的納米結構材料
光催化是一種將豐富的可再生太陽能轉化為有用的化學能的綠色技術。近十年來隨著流式光反應器的迅速發展，新型半導體光催化劑的設計和開發如雨后春筍般崛起。到目前為止，已開發的合成方法使得設計具有強化多相光催化性能的各種改性/未改性半導體材料成為可能。在本綜述中，法國波爾多濃縮物化學研究所Marre等從復合光催化劑的元素組成、帶隙調控和電荷載流子的遷移機理出發，將目前報道的高效改性/未改性半導體光催化劑分為四類，即：純半導體、固溶體、II型異質結納米復合材料和Z型方案。文章對改性/未改性（純）半導體光催化劑的合成升級的目標及其特殊的光化學應用和光反應器系統進行了全面的概括總結。
Chunping Xu, Samuel Marre et al.Nanostructured materials for photocatalysis. Chemical Society Reviews, 2019.
DOI: 10.1039/C9CS00102F
https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2019/CS/C9CS00102F#!divAbstract
5. JACS：SO2誘導的CO2電還原選擇性變化
近年來，將CO2電化學轉化為具有附加值的化學物質，作為化石資源的潛在替代品而受到廣泛關注。雖然已經有大量的工作研究了電解質中雜質(如金屬離子)的影響，但很少有研究氣體雜質對CO2電還原影響的報導。近日，特拉華大學Feng Jiao，哥倫比亞大學陳經廣等多團隊合作，報道了二氧化硫(SO2)對流動電池電解槽近中性電解質中Ag、Sn和Cu催化CO2還原的影響。結果表明，由于SO2的優先還原作用，SO2雜質的存在降低了CO2的轉化效率。在Ag和Sn的情況下，SO2雜質的影響是可逆的，兩種催化劑的催化活性都得到了恢復。相反，Cu催化劑對甲酸鹽的選擇性發生了變化，同時抑制了多碳(C2+)產物，表明Cu對SO2雜質高度敏感。
Wesley Luc, Byung Hee Ko, Jingguang G. Chen,Feng Jiao*, et al. SO2-induced Selectivity Change in CO2Electroreduction. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b03215
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b03215
6. JACS：石墨炔基電催化產氨和產氫雙功能原子催化劑
零價原子催化劑的出現對催化科學具有極大的吸引力。多年來，科學家們對零價原子催化劑的穩定性進行了探索，并證明了其獨特的性能。近日，中科院化學所李玉良、Yurui Xue等多團隊合作，通過一種簡便、可擴展的合成工藝合成了一種原子分散的零價Mo原子在石墨炔(Mo0/GDY)上的原子催化劑(AC)，該催化劑中Mo原子的質量含量高達7.5 wt.%。實驗發現，該催化劑在常溫常壓水溶液中電催化還原氮(ECNRR)和析氫反應(HER)均表現出良好的選擇性和活性。值得一提的是，該催化劑是第一種高效、高選擇性地產生氨和氫的雙功能AC催化劑。
Lan Hui, Yurui Xue,*, Yuliang Li*, et al. Highly Efficient and SelectiveGeneration of Ammonia and Hydrogen on a Graphdiyne-based Catalyst. Journalof the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b03004
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b03004
7. JACS：MoS2/Co9S8/Ni3S2/Ni多級納米組裝材料高效寬pH范圍全解水
設計低成本、高效率的寬pH范圍內的析氫反應(HER)和析氧反應(OER)電催化劑是一項極具挑戰性的工作。近日，北京師范大學Shulan Ma，美國西北大學Mercouri G. Kanatzidis，美國阿貢國家實驗室Peter Zapol等多團隊合作，報道了一種相互作用的MoS2和Co9S8納米片的多級共組裝材料，它們附著在Ni3S2納米棒陣列上，該陣列負載在泡沫鎳(NF)上。實驗發現，該多級結構材料在寬pH范圍內具有高的HER和OER性能。
通過調節Co:Mo前驅體的摩爾比，得到了形態和組成可控的CoMoNiS-NF-xy復合材料(x:y表示Co:Mo摩爾比為5:1 ~ 1:3)。CoMoNiS-NF-31表現出最佳的電催化活性，在堿性、酸性和中性電解質中分別在超低過電位(113、103和117 mV，HER)和(166、228和405 mV，OER)下即可達到10mA cm?2的電流密度。基于CoMoNiS-NF-31HER和OER的優異催化性能，作者組裝了雙電極電解槽并在較寬的pH范圍內進行電解水，在堿性、酸性和中性介質中，達到10 mA cm?2的電流密度，電池電壓分別為1.54、1.45和1.80 V。理論計算表明，高OER活性源于界面上Co9S8向MoS2的電子轉移，這改變了被吸附物質的結合能，降低了過電位。
Yan Yang, Shulan Ma,* Peter Zapol,* MercouriG. Kanatzidis*, et al. Hierarchical Nanoassembly of MoS2/Co9S8/Ni3S2/Nias a Highly Efficient Wide-pH Range Electrocatalyst for Overall WaterSplitting. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b04492
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b04492
8. JACS：不同功能聚合物陶瓷電解質的Janus界面用于高壓鋰金屬電池
快離子導電陶瓷電解質的應用受到高界面電阻和差的界面穩定性的影響。中科院郭玉國和萬立駿團隊通過將抗氧化PAN和抗還原PEO涂覆于Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3（LATP）上下表面來設計兼容的固態電解質，以滿足不同的界面要求。
其中，上部PAN與LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2正極材料軟接觸，下部PEO保護LATP不被還原，保證了高壓耐受性并改善了陶瓷電解質對Li金屬負極的穩定性。此外，COMSOL 多物理濃度場模擬揭示LATP的核心功能被放大以引導均勻的離子分布，從而抑制了跨越界面的空間電荷層的形成。因此，這種雙功能改性陶瓷電解質集成了各自的優勢，使Li金屬電池具有優異的循環穩定性（120次循環后89％），高庫侖效率（每循環超過99.5％）和在60°C 下Li負極的無枝晶形成，這代表了未來實用固體電池系統中陶瓷接口工程的整體設計。
Jia-Yan Liang, Xian-Xiang Zeng, Xu-Dong Zhang,Tong-Tong Zuo, Min Yan, Ya-Xia Yin, Ji-Lei Shi, Xiong-Wei Wu, Yu-Guo Guo,Li-Jun Wan. Engineering Janus Interfaces of Ceramic Electrolyte via DistinctFunctional Polymers for Stable High-Voltage Li-Metal Batteries. Journalof the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b03517
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.9b03517
9. JACS：從2D到1D電子尺寸調控鹵化鈣鈦礦
二維（2D）雜化鹵化物鈣鈦礦在光電應用中是有前景的，特別是太陽能電池和發光器件，并且與3D鈣鈦礦相比具有更高的穩定性。Mercouri G. Kanatzidis團隊了報道一系列使用丙基銨（PA+）制備的新型Ruddlesden-Popper（RP）結構，其中式PA2MAn-1PbnI3n+1（n = 3,4）和一種新的同系列“階梯狀”（SL）結構，其中PbI6八面體通過共角和共面連接，通用公式(PA)2m+4(MA)m-2Pb2m+1I7m+4。
較RP結構帶隙，SL結構具有更大的藍移。DFT計算表明，RP結構是電子2D量子阱，但SL結構是電子1D量子線，其角共享八面體鏈由面共享八面體塊“絕緣”。在RP晶體中，垂直于層的電阻率高，但是與其平行的電阻率較低。SL晶體在所有三個方向上具有不同的電阻率，證實了RP和SL晶體作為各向異性電子材料的用途。RP結構顯示出強烈的光響應，而SL材料表現出電阻率趨勢，其主要是離子傳輸和無光響應。
Hoffman, J. M. et al. From 2D to 1D ElectronicDimensionality in Halide Perovskites with Stepped and Flat Layers UsingPropylammonium as a Spacer. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI: 10.1021/jacs.9b02846
https://doi.org/10.1021/jacs.9b02846
10. JACS：PLQY高達21％，二維錫基鈣鈦礦的最高值
錫基鈣鈦礦是解決鉛基鈣鈦礦中鉛毒性的重要手段之一。然而，錫基體系的性能明顯低于有毒Pb鹽的性能。國立臺灣大學Hao-Ming Chen，Ching-Wen Chiu，Pi-Tai Chou和國立臺灣師范大學Ming-Kang Tsai等人通過微調有機銨鹽的電子特性，提高二維錫基鈣鈦礦的發光量子效率。同時揭開了介電限域效應和錫基鈣鈦礦納米片的光致發光特性之間的關系。研究表明，增加有機層與無機層的介電對比度(dielectric contrast)，引起了發射峰波長的紅移，激子復合時間減少，明顯地提高發射效率。噻吩基乙基的錫鈣鈦礦（TEA2SnI4）的熒光量子產率高達21％。在連續照射下，TEA2SnI4在120小時內沒有降解跡象，具有優異的光穩定性。
Lin, J.-T., Liao, C.-C. et al. HarnessingDielectric Confinement on Tin Perovskites to Achieve Emission Quantum Yield upto 21%. Journal of the American Chemical Society, 2019.
DOI:10.1021/jacs.9b03148
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b03148
11. EES：15.37%，三元有機太陽能電池的最高效率
三元有機太陽能電池（OSC）在改善單結OSC的光伏性能方面顯示出巨大潛力。香港科技大學Tao Liu、武漢大學Chuluo Yang、香港中文大學Xinhui Lu和中科院化學所Chuanlang Zhan等人采用PM7：ITC-2Cl作為主體系統，超低帶隙受體IXIC-4Cl作為第三組分，制備一系列三元OSC，活性層吸收可達1000 nm。最佳三元OSC的效率（PCE）為15.37％，明顯高于基于PM7：ITC-2Cl的13.72％）或PM7：IXIC-4Cl（12.01％）。
優異性能主要歸因于增加的短路電流（JSC），其主要源于第三組分的互補吸收，因此總體上擴大的吸收范圍。此外，在PM7：ITC-2Cl中添加IXIC-4Cl二元系統抑制雙分子復合，改善電荷解離和收集效率，平衡電荷傳輸并減小結構域尺寸，這是增強的JSC的原因。值得注意的是，優化的三元器件顯示PCE超過15％，能量損失非常小，為0.42 eV，這是迄今為止三元OSC的最高效率。
Liu,T. et al. A Nonfullerene Acceptor with 1000 nm Absorption Edge Enables TernaryOrganic Solar Cells with Improved Optical and Morphological Properties andEfficiencies over 15%. Energy & Environmental Science, 2019.
DOI:10.1039/C9EE01030K
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee01030k#!divAbstract
12. EES：Sn箔負極的卷對卷預鋰化抑制產氣行為并助力鋰離子電池穩定循環
錫箔作為鋰離子電池負極具有優異的體積容量，但它只有10~20％的初始庫侖效率（ICE），甚至比Si或SnO2納米顆粒差得多。同濟大學黃云輝、Sa Li團隊和麻省理工學院李巨報道發現金屬Sn箔陽極表面上嚴重的產氣行為，裸Sn催化中間電壓下的液體電解質分解，產生氣泡和萊頓弗羅斯特氣膜，這阻礙了鋰離子傳輸和侵蝕SEI層。通過預合金Li化來制造LixSn箔，在較低的初始負極電位時反而抑制了放氣并促進了鈍化SEI的形成。
研究者開發了一種普遍適用的卷對卷機械預鋰化方法，并成功地預鋰化了錫箔、鋁箔和Si/C負極。所制備的LixSn箔將ICE從20％增加至94％，并且在LiFePO4//LixSn全電池中~2.65mAh cm-2下實現穩定的200個循環。獨特的是，LixSn箔還具有出色的空氣穩定性，暴露于潮濕空氣12小時后，循環性能幾乎沒有損失。除LiFePO4外，LixSn箔還可以很好地與NCM正極匹配，LixSn合金在LFP//LixSn軟包電池中的體積容量高達~650 mAh cm-3，明顯優于銅集流體上的石墨負極。
JuLi, Hui Xu, Sa Li, Can Zhang, Chen xin long, Liu wen jian, Xie yong, YuhengZheng, Yunhui Huang. Roll-to-roll prelithiation of Sn foil anode suppressesgassing and enables stable full-cell cycling of lithium ion batteries. Energy &Environmental Science, 2019.
DOI: 10.1039/C9EE01404G
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/ee/c9ee01404g#!divAbstract
13. ACS Nano：仿生納米界面協調巨噬細胞的極化并募集間充質干細胞以促進內源性骨再生
宿主對骨生物材料的免疫反應決定了其在體內的命運和骨再生的結果。而具有納米尺度的生物材料界面則可以調節干細胞的成骨分化和局部免疫反應。北京大學口腔醫院劉燕團隊制備了具有骨樣交錯納米界面的纖維內礦化膠原(HIMC)，并研究了其在內源性骨再生過程中的免疫調節和募集間充質干細胞(MSC)的特性。
HIMC可以通過促進CD68+CD163+ M2巨噬細胞極化和CD146+ STRO-1+宿主MSC在骨缺損中的富集來有效地誘導新骨形成。并且，HIMC可以促進M2巨噬細胞極化和白細胞介素(IL)-4分泌以促進MSC成骨分化。實驗通過將負載有HIMC和IL-4的支架植入到下頜骨缺損中，證明了其可以顯著增強骨再生和CD68+CD163+ M2巨噬細胞的極化。而氯膦酸鹽脂質體對單核細胞/巨噬細胞的消耗則會嚴重損害HIMC的骨再生效果，但并不影響其對MSC的募集作用。因此，這仿生設計的分級納米界面具有募集宿主間充質干細胞并通過IL-4免疫調節巨噬細胞極化促進內源性骨再生的能力。
Shan-Shan Jin, Yan Liu, et al. A BiomimeticHierarchical Nanointerface Orchestrates Macrophage Polarization and MesenchymalStem Cell Recruitment To Promote Endogenous Bone Regeneration. ACS Nano,2019.
DOI: 10.1021/acsnano.9b00489
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b00489
14. AFM：柔性無機納米纖維構建三維超彈性支架用于骨再生
東華大學李曉然、丁彬教授合作，以殼聚糖為鍵合位點，采用本征剛性、結構柔性的電紡二氧化硅納米球(SiO2 NF-CS)通過凍干技術組裝制備了超彈性三維陶瓷纖維支架。SiO2 NF-CS支架在水介質中表現出良好的彈性，可以完全從被80%的壓縮狀態中恢復、且具有快速的恢復速率(>500 mm min-1)和良好的抗磨損性能(> 10000次壓縮循環)。SiO2 NF-CS支架可以誘導人間充質干細胞(hMSC) 伸長并向成骨細胞分化。
實驗通過將壓縮了的SiO2 NF-CS支架植入兔子的不同形狀的下頜骨缺損中，證明了其在體內的自適應能力，并可以使得骨缺損自發地恢復。研究利用大鼠顱骨缺損修復實驗和細胞(hMSC)組織形態學分析證實了該支架可以促進骨形成并使血管化增強。這一研究制備的三維陶瓷纖維支架能較好地匹配不規則形狀或不同種植部位的骨缺損，因而具有良好的臨床應用前景。
LihuanWang, Xiaoran Li, Bin Ding, et al. 3D Superelastic Scaffolds Constructed fromFlexible Inorganic Nanofbers with Self-Fitting Capability and TailorableGradient for Bone Regeneration. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI:10.1002/adfm.201901407
https://doi.org/10.1002/adfm.201901407
