1. Science：原子級分散的Fe3+位點助力高效CO2電還原催化
目前最常用的將CO2轉化為CO的電催化劑是昂貴的金基納米材料，而非貴金屬催化劑的催化活性一直難以讓人滿意。在本文中，瑞士洛桑聯邦理工學院胡喜樂與臺灣大學陳浩銘等報道了一種由分散的單原子鐵位點組成的CO2電還原催化劑，這種催化劑能夠在低至80毫伏的過電勢下催化CO2電還原產生CO。即便在在340毫伏的高過電位條件下，該催化劑的電流密度也能夠達到94 mA/cm2。
研究人員采用原位 X射線吸收光譜證實在催化過程中發生作用的活性位點是單分散的的Fe3+離子，這種Fe3+與氮摻雜的碳載體中的吡咯氮（N）原子配位從而在電催化過程中保持其+3價氧化狀態。這種配位機制可能是通過電子耦合作用實現的。研究人員進一步通過電化學測試證明了，Fe3+位點比傳統Fe2+位點具有更快的CO2吸附速度和更弱的CO吸附能力。
Jun Gu, Xile Hu, Haoming Chen et al.Atomically dispersed Fe3+ sites catalyze efficient CO2 electroreductionto CO. Science, 2019.
DOI: 10.1126/science.aaw7515
https://science.sciencemag.org/content/364/6445/1091/tab-pdf
2. Nature Commun.：鎳@硅氧烯納米片高效催化CO2甲烷化
二維(2D)材料對催化CO2向合成燃料的非均相轉化具有重要意義。二維硅氧烯納米片雖然儲量豐富，卻沒有得到徹底的探索。太原理工大學Xiaoliang Yan與多倫多大學Geoffrey A. Ozin等多團隊合作，發現鎳@硅氧烯納米復合材料具有高的CO2甲烷化催化活性、選擇性和穩定性；研究發現，鎳@硅氧烯納米復合材料的催化性能對鎳組分的位置非常敏感，無論是在相鄰的硅氧烯納米片的內部還是外部。作者通過硅氧烯的末端基團和改變鎳@硅氧烯納米復合材料成核和生長過程中使用的溶劑來控制鎳的位置，這決定了催化CO2甲烷化的反應中間體和反應路徑。值得注意的是，當鎳位于硅氧烯薄片之間時，CO2甲烷化速率可達100 mmol gNi-1 h-1，選擇性可達90%以上。
Xiaoliang Yan, Wei Sun, Liming Fan, Paul N. Duchesne, Wu Wang, ChristianKübel, Di Wang, Sai Govind Hari Kumar, Young Feng Li, Alexandra Tavasoli,Thomas E. Wood, Darius L. H. Hung, Lili Wan, Lu Wang, Rui Song, Jiuli Guo, IlyaGourevich, Abdinoor A. Jelle, Jingjun Lu, Ruifeng Li, Benjamin D. Hatton & GeoffreyA. Ozin. Nickel@Siloxene catalytic nanosheets for high-performance CO2methanation. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-10464-x
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10464-x
3. Nature Commun.：原子范德華異質結構的多鐵性
同時具有鐵磁性和鐵電性的材料- 多鐵性 - 有望控制不同的鐵電序，從而導致微波磁電應用和下一代自旋電子學的技術進步。單相多鐵性受到兩種鐵質體所施加的相反d軌道占據的挑戰，并且非均質納米復合材料多鐵性要求成分與所得多鐵性僅在材料間邊界處的結構相容性。
近日，加州大學伯克利分校張翔聯合蔚山國立科學技術研究院Ceunsik Lee通過堆疊鐵磁性Cr2Ge2Te6和鐵電In2Se3的原子層來提出二維異質結構多鐵性，從而實現全原子多鐵性。通過第一性原理密度泛函理論計算，研究人員發現當In2Se3反轉其極化時，Cr2Ge2Te6的磁性被切換，并且相應地In2Se3由于鄰近效應而變成可切換的磁性半導體。這種前所未有的多鐵性對偶性（即可切換的鐵磁體和可切換的磁性半導體）使得兩層都能用于邏輯應用。范德瓦爾斯異質結構多鐵性為探索基于人工超晶格的低維磁電物理和自旋電子應用打開了大門。
Gong, C.Lee, C. Zhang, X. et al. Multiferroicity in atomic van der Waalsheterostructures. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-10693-0
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10693-0
4. Nature Commun.：錫基和鉛基鹵化鈣鈦礦中的絕對能級位置
金屬鹵化物鈣鈦礦是用于未來光電子應用的有前景的材料。對于許多應用來說，一個有趣的特性是通過成分工程實現帶隙的可調性。雖然關于吸收或光致發光變化的實驗報告顯示出對不同化合物的具有高度的一致性，但這些變化的物理起源，即化合價和導帶位置的變化，尚未得到很好的表征。
近日，埃因霍溫理工大學Shuxia Tao聯合科隆大學SelinaOlthof使用光電子能譜數據確定所有初級錫和鉛基鈣鈦礦的電離能和電子親和力值，由第一性原理計算和緊束縛分析支持。研究人員證明能級變化主要取決于金屬陽離子和鹵素陰離子的原子能級的相對位置，其次受陽離子-陰離子相互作用強度的影響。這些結果朝著理解該類材料的電子結構邁出了重要的一步，并為鈣鈦礦光電子學中關于能量學的合理設計規則提供了基礎。
Tao, S. Olthof, S. et al. Absoluteenergy level positions in tin- and lead-based halide perovskites. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-10468-7
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10468-7
5. Nature Commun.：亞納米MOF通道用于F-的選擇性傳導
具有超高的F-導電性和對其他鹵素離子選擇性的亞納米蛋白孔是一種高效的生物氟離子通道。開發具有生物級選擇性的F-通道對于水除氟技術是非常必要的，卻仍是一個巨大的挑戰。有鑒于此，莫納什大學Huanting Wang，Huacheng Zhang和墨爾本大學Jefferson Zhe Liu等人報道了一種鋯基MOF材料，其具有亞納米級別的孔道，可以用于高效的F-選擇性傳導。研究表明，該材料F離子傳導能力為~10 S m?1，F?/Cl?的選擇性可達13~240。分子動力學模擬表明，該材料擁有高的F離子傳導能力和選擇性與材料本身孔道中高濃度的F離子以及特殊的F離子結合位點有關。
Xingya Li, Huacheng Zhang*, Peiyao Wang, JueHou, Jun Lu, Christopher D. Easton, Xiwang Zhang, Matthew R. Hill, Aaron W.Thornton, Jefferson Zhe Liu*, Benny D. Freeman, Anita J. Hill, Lei Jiang& Huanting Wang*. Fast and selective fluoride ionconduction in sub-1-nanometer metal-organic framework channels. NatureCommunications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-10420-9
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10420-9
6. Acc. Chem. Res.：層狀過渡金屬氧化物中Ni/Li紊亂的電化學影響，起源和控制
層狀鋰過渡金屬（TM）氧化物，特別是Li(NixMnyCoz)O2（NMC，x+y+z=1）具有增加能量密度和壽命，降低成本以及提高安全性的潛力。為了進一步提高Li存儲容量，人們開始關注開發富Ni的層狀TM氧化物。然而，當Ni含量增加到高值時，由于八面體位置中的Ni/Li交換而導致的結構紊亂成為關鍵問題，因為它對Li擴散性、循環穩定性、首效和整體電極性能造成不利影響。越來越多的努力致力于通過減少陽離子混排來改善層狀TM氧化物的電化學性能。深入了解Ni/Li無序化對層狀TM氧化物電化學特性的影響及其來源，以加速未來高性能層狀TM氧化物的發展具有重要意義。
北大深研院潘峰課題組首先介紹了LiNiO2中的Ni/Li無序化及其實驗表征，并分析其對層狀TM氧化物電化學特性的影響。Li層中的反位Ni可以通過阻礙Li離子傳輸來限制倍率性能，還會通過在結構中誘導各向異性應力而降低循環穩定性。然而，反相Ni離子并不總是給電化學性能帶來弊端，包括該課題組之前的工作在內的一些研究發現，它可以改善富Ni NMC材料的熱穩定性和循環和結構穩定性。繼而該綜述討論了Ni/Li交換的驅動力和動力學優勢，并得出結論：陽離子尺寸的空間效應和TM陽離子之間的磁相互作用是促進合成和電化學循環過程中Ni/Li交換的兩個主要驅動力，此外，Ni2+從TM層中的3a位置遷移到Li層中的3b位點的低能壘進一步提供了動力學優勢。
基于這種理解，研究者通過三種主要方式回顧了控制Ni /Li無序化的進展：（i）通過離子交換抑制空間效應的驅動力；（ii）通過陽離子取代調節相互作用；（iii）動力學控制Ni遷移。
最后，該綜述簡要介紹了具有受控Ni/Li無序化的層狀TM氧化物的未來發展。
Jiaxin Zheng, Yaokun Ye, Tongchao Liu, YinguoXiao, Chongmin Wang, Feng Wang, Feng Pan*. Ni/Li Disordering in LayeredTransition Metal Oxide: Electrochemical Impact, Origin, and Control. Accountsof Chemical Research, 2019.
DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00033
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.accounts.9b00033
7. AM：降低錨定的Co納米粒子的自重構勢壘提高OER性能
發展具有快速反應動力學的高活性析氧反應催化劑是實現可再生能源技術跨越式發展的關鍵。近日，佐治亞理工學院Seung Woo Lee與韓國中央大學Jooheon Kim團隊合作，提出了一種新型非均相OER電催化劑(固定在釕酸釔焦綠石氧化物上的金屬Co納米顆粒)，用于加快OER反應動力學。原位XAS實驗發現，通過焦綠石氧化物載體對Co納米顆粒的協同催化作用，可以實現快速OER動力學。通過溫和的氧化釔(A-位點)和釕(B-位點)陽離子，氧化焦綠石載體有助于驅逐Co催化產生的電子流入載體內層，促進OH?離子的靜電吸附并減小生成CoOOH中間體的能壘。
Myeongjin Kim, Seung Woo Lee,* Jooheon Kim*,et al. Reducing the Barrier Energy ofSelf‐Reconstruction for Anchored Cobalt Nanoparticlesas Highly Active Oxygen Evolution Electrocatalyst. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201901977
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201901977
8. Angew：Si原子填隙激發Ru基催化劑與Pt媲美的電催化活性
在尋找先進催化劑的過程中，對擴展固體表面催化位點選擇的基本認識和合理調控至關重要。近日，吉林大學Xiaoxin Zou等多團隊合作，發現金屬態Ru表面頂部位點的Ru具有類似Pt基催化劑的析氫活性(HER)，但由于Pt基催化劑具有更強的氫結合能力以及，Ru3‐空心位點活性稍低。作者提出了一個間隙合并策略，在保持類似Pt催化活性的同時，將Ru頂部位點活性衰退轉化為優勢。進一步理論和實驗研究表明，RuSi金屬間化合物是一種高活性的非Pt基HER材料，因其配體和應變效應的良好平衡使得該催化劑具有有利于HER的電子結構。
Hui Chen, Xuan Ai, Xiaoxin Zou*, etal. Unmasking of recessive, efficient ruthenium sites with interstitialsilicon for Pt‐like electrocatalytic activity. AngewandteChemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201906394
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201906394
9. Angew：碳點可作為新型的抗磁性化學交換飽和轉移MRI造影劑
目前，已有研究對碳點的熒光、磷光、電化學發光、光電及催化性質做了詳盡的報道，但是對于碳點的化學交換飽和轉移磁共振成像性能（CEST MRI）還未見研究。由于碳點的親水性和其表面具有的大量羥基、胺和酰胺等可交換質子，約翰霍普金斯大學醫學院Guanshu Liu教授團隊證明了碳點也可以作為有效的抗磁性CEST (diaCEST) MRI造影劑。實驗利用封裝有碳點的脂質體去標記人類膠質瘤細胞并將其植入小鼠大腦。體內實驗結果表明，CEST MRI能夠清楚地區分出細胞是否被碳點所標記。這一研究結果表明碳點將有望用于深部組織的活體成像。
Jia Zhang, Guanshu Liu, et al. Carbon Dots asa New Class of Diamagnetic Chemical Exchange Saturation Transfer (diaCEST) MRIContrast Agents. Angewandte Chemie International Edition,2019.
DOI: 10.1002/anie.201904722
http://dx.doi.org/10.1002/anie.201904722
10. AFM：對腫瘤微環境響應的雙藥膽紅素納米顆粒用于增強的乳腺癌免疫-化療
聯合治療可以有效彌補單一治療的局限性，從而取得較好的治療效果。然而，聯合治療目前也受到的諸多因素的限制。四川大學高會樂教授團隊設計了一種對活性氧(ROS)響應的PEG化膽紅素納米粒(BRNPs)去包封兩種谷胱甘肽激活的藥物，即二聚-7-乙基-10-羥基喜樹堿(d-SN38)和二聚-氯尼達明(d-LND)得到SL@BRNPs。藥物的二聚化顯著提高了納米顆粒對其的負載和包封效率。
在iRGD肽(cRGDKGPDC)的幫助下，與對照組相比，BRNPs的細胞攝取增加了一倍以上。而由于細胞內ROS水平較高，d-SN38和d-LND可從納米顆粒中快速釋放。藥效學實驗則證明了SL@BRNPs聯合抗PD-L1抗體對乳腺癌原發腫瘤有明顯抑制作用，可以提高腫瘤中CD8+ T細胞的水平和CD8+T細胞/Tregs的比值。并且其具有較強的免疫記憶作用，可有效預防肺轉移瘤的生長。這一策略通過激活性藥物二聚體與刺激響應性藥物釋放相結合，成功地將藥物遞送系統與免疫檢查點阻斷抗體相結合，為合理設計納米組裝材料開辟了新的途徑。
Xiaotong Yang, Huile Gao, et al. TumorMicroenvironment-Responsive Dual Drug DimerLoaded PEGylated Bilirubin Nanoparticlesfor Improved Drug Delivery and Enhanced Immune-Chemotherapy of BreastCancer. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201901896
https://doi.org/10.1002/adfm.201901896
