1. PNAS：八面体尖晶石电催化剂用于碱性燃料电池

开发高效价廉的氧还原反应（ORR）电催化剂以替代Pt是燃料电池技术发展的巨大挑战。近日，来自康奈尔大学Héctor D. Abruña教授等合成了15种八面体尖晶石结构纳米颗粒并用于ORR反应。研究表明，MnCo₂O₄/C、CoMn₂O₄/C、CoFe₂O₄/C是ORR性能最高的3种电催化剂。CoMn₂O₄/C在1M KOH中的半波电位仅为0.89V，与Pt/C催化剂相当。XAS表征发现，Co与Mn之间的电子传递是其高性能的主要原因。

研究人员通过使用扫描透射电子显微镜和高能分辨近边精细结构发现活性最高的MnCo₂O₄/C中含有独特的Co-Mn核-壳结构。Co在核中主要存在形式为Co^2.7+，而在壳中主要为Co²⁺。Co在壳中主要占据了四面体位点，可能是ORR的活性位点。该研究在微观层面认识了单个纳米颗粒的电子结构，为碱性燃料电池高效电催化剂的理性合成提供了新的思路。

YaoYang, Yin Xiong, Megan E. Holtz, Xinran Feng, Rui Zeng, Gary Chen, Francis J.DiSalvo,  David A. Muller, Héctor D. Abruña*, Octahedral spinel electrocatalysts for alkalinefuel cells, PNAS, 2019 116 (49) 24425-24432.

DOI: 10.1073/pnas.1906570116

https://www.pnas.org/content/116/49/24425.short?rss=1

2.Nature Commun.：CDK7可激活肺癌细胞的葡萄糖消耗过程

更高的葡萄糖消耗是癌症的一大基本特征，但要实现有选择地靶向针对这一通路在目前仍具有相当的挑战性。加州大学Peter M. Clark教授团队开发了一种高通量测定葡萄糖消耗量的方法，并将其用于对非小细胞肺癌细胞系中具有生物活性的小分子进行筛选。

实验发现，Milciclib可以通过降低SLC2A1 (GLUT1) mRNA和蛋白的水平以及抑制葡萄糖转运来阻断H460和H1975细胞的葡萄糖消耗，但对HCC827或A549细胞无影响。并且与其他的CDK7抑制剂相类似的是，Milciclib可通过靶向细胞周期素依赖性激酶7 (CDK7)来对葡萄糖的消耗进行阻断。这一研究工作表明，CDK7是激活PI3K通路的细胞葡萄糖消耗的关键调控因子。

ChiaraGhezzi, Peter M. Clark. et al. A high-throughput screen identifies that CDK7activates glucose consumption in lung cancer cells. Nature Communications.2019

https://www.nature.com/articles/s41467-019-13334-8

3. Joule: 10.1％认证效率！20.1 cm²的OPV模组

雷纳科技有限公司Yi-Ming Chang和美国西北大学Antonio Facchetti, Tobin J. Marks团队开发一系列易于获得且可规模化的TPD -T2型供体聚合物用于与非富勒烯受体IT-4F混合的有机光伏（OPV）电池。所有聚合物都容易溶于无氯溶剂（例如二甲苯）中，并且相应的光活性共混膜可以在环境中用该溶剂进行加工，从而制备出了效率（PCE）12％–14％的电池。在室温下用良性溶剂加工的OPV模组具有20.1 cm²面积的认证PCE为10.1％，稳定性优异。在室内照明条件下，同一模组还提供约40 μW/ cm²（PCE约22％）的功率。

ProcessingStrategies for an Organic Photovoltaic Module with over 10% Efficiency，Joule, 2019

DOI: 10.1016/j.joule.2019.11.006

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435119305367

4. JACS: 微调聚合物自聚集和结晶度，实现高性能印刷全聚合物太阳能电池

聚合物的聚集和结晶行为在全聚合物太阳能电池（all-PSC）的性能中起着至关重要的作用。然而，通过分子设计获得对聚合物自组装的控制以影响体-异质结活性层的形态仍然具有挑战性。斯坦福大学鲍哲南和SLAC 国家加速器实验室Michael F. Toney团队报道了一种简单而有效的方法，可以通过用致密的大体积侧链取代一定数量的烷基侧链，来调节常用的受体聚合物（N2200）的自聚集（CBS）。

与高度自聚集的N2200相比，光伏结果表明，将更多无定形受体聚合物与供体聚合物（PBDB-T）共混可以使all-PSCs的效率显著增加（高达8.5％），较高的短路电流密度是由较小的聚合物相分离域尺寸引起的。研究表明，活性层的较低结晶度对膜沉积方法较不敏感，可以容易地实现从旋涂到刮涂的过渡而没有性能损失。高度无定形的受体聚合物似乎诱导形成较大的供体聚合物微晶。这些结果凸显了供体和受体聚合物之间平衡的聚集强度对于获得具有最佳活性层膜形态的高性能全PSC的重要性。

Fine-TuningSemiconducting Polymer Self-Aggregation and Crystallinity Enables OptimalMorphology and High-Performance Printed All-Polymer Solar Cells，J. Am. Chem. Soc. 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b10935

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.9b10935

5. JACS：卟啉基COFs的原位自下而上合成

二维或三维共价有机框架（COFs）的合成和加工受到溶剂难处理性和缓慢的缩合动力学的限制。近日，内布拉斯加大学林肯分校Elham Tavakoli，Shayan Kaviani，宾夕法尼亚大学Arvin Kakekhani等报道了通过形成吩嗪键的聚（5,10,15,20-tetrakis (4-aminophenyl) porphyrin）-共价有机框架（POR-COFs）的电化学沉积合成。通过调整合成参数，作者证明了COF树突自下而上合成的可行性。

实验和DFT都表明了吡啶的重要作用，其不仅作为聚合促进剂，而且作为与框架共结晶的稳定亚晶格。作者还进一步讨论了吡啶在决定这种共晶体（Py-POR-COF）的结构特性中的关键作用。此外，作者还研究了这类材料的结构与功能关系，及其在碱性介质中对氧还原反应（ORR）的电催化活性。

ElhamTavakolia*, Arvin Kakekhanib*, Shayan Kaviani*, et al. In Situ Bottom-upSynthesis of Porphyrin-based Covalent Organic Frameworks. J. Am. Chem. Soc.,2019

DOI:10.1021/jacs.9b10787

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b10787

6. Angew：一种制备全pH值通用的低钌基双金属HER电催化剂的通用方法

电催化水分解是生产氢气的最理想的技术之一。然而，设计和合成新颖，高效，耐用的全pH析氢反应（HER）电催化剂用于大规模和可持续地电化学水分解产氢气具有挑战。近日，郑州大学卢思宇，中科院物理化学技术研究所张铁锐等报道了一种简便通用的方法，利用廉价、低毒的CQDs作为碳源和氮源，制备高效且稳健的Ru-M（M=Ni，Mn，Cu）双金属纳米粒子和碳量子点杂化物催化剂（RuM/CQDs），用于全pH值HER。

实验表明，RuNi/CQDs催化剂在全pH下均表现出优异的HER性能。Ru负载量为5.93μg Ru cm^-2的RuNi/CQDs催化剂在1 M KOH，0.5 M H₂SO₄和1 M PBS中达到10 mA cm^-2的电流密度，过电位分别13、58和18 mV，是已报道的无铂电催化剂中最佳的催化活性之一。同时，RuMn/CQD和RuCu/CQDs电催化剂也表现出理想的性能。理论计算表明，Ni掺杂会适度削弱Ru原子表面附近的氢键能并促进电子转移，从而提高HER性能。该工作为开发具有先进的HER性能的高效双金属/碳杂化催化剂提供了一种有前途的方法。

YuanLiu, Xue Li, Qinghua Zhang, Tierui Zhang,* Siyu Lu*, et al. A GeneralRoute to Fabricate Low‐ruthenium‐based Bimetals Electrocatalystsfor pH‐universal Hydrogen Evolution Reaction via CarbonQuantum Dots. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201913910

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201913910

7. Angew：稳定的异金属基团簇有机框架用做人工光合作用催化剂

近年来，CO₂排放的不断增加引起了严重的能源和环境问题。大量研究工作集中在寻找实现CO₂人工转化的有效方法。植物光合作用可利用太阳能将CO₂和H₂O转化为碳水化合物和O₂，受其启发，科学家们希望通过人工光合作用将H₂O中的CO₂还原为高附加值的化学品或燃料。然而，在一种光催化剂上将CO₂还原与H₂O氧化反应相结合一直是人工光合作用中的一项艰巨任务。近日，南京师范大学Ya-Qian Lan，Jiang Liu等在报道了一系列稳定的异金属Fe₂M团簇基MOFs（NNU‐31‐M，M = Co，Ni，Zn）光催化剂，该催化剂可实现CO₂和H₂O到HCOOH和O₂的整体转化，且无需额外的牺牲剂和光敏剂。

该催化剂在可见光激发下，其异金属簇单元和光敏配体产生分离的电子和空穴；然后，低价金属M接受电子还原CO₂，而高价铁则利用空穴氧化H₂O。其中，NNU-31-Zn的HCOOH收率最高，达26.3μmolg^-1h^-1（选择性约为100％）。值得一提的是，这是第一个完成人工光合作用全反应的MOFs光催化剂系统。此外，作者还采用基于晶体结构的DFT计算证明了光催化反应机理。该工作为设计晶体光催化剂实现人工光合作用全反应提供了参考。

Long-ZhangDong, Jiang Liu*, Ya-Qian Lan*, et al. Stable Heterometallic Cluster‐Based Organic FrameworksCatalysts for Artificial Photosynthesis. Angew. Chem. Int. Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201913284

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201913284

8. Angew：单分子电子学：构象转换调控量子干涉效应的研究

在单分子尺度下，通过分子的电荷输运会产生独特的量子干涉效应。当电子德布罗意波的相位相同时，会造成相增量子干涉效应，分子表现为高电导；反之则造成相消量子干涉效应，分子表现为低电导。量子干涉效应的研究对设计新型单分子器件具有重要意义，而现阶段对量子干涉的调控研究主要集中于锚定基团的调控、杂原子取代位点调控和共轭分子骨架调控等策略，但是这些调控策略往往意味着需要引入新的分子结构，如何发展不改变分子结构的量子干涉调控策略是现阶段单分子电子学发展的重要挑战之一。近日，厦门大学洪文晶教授、英国Lancaster University Colin J. Lambert教授、Sara Sangtarash博士，以及澳大利亚University of WesternAustralia的Paul J. Low教授等多团队合作，研究了甲氧基基团连接位置和构象变化对寡聚苯乙炔分子体系电荷输运过程中量子干涉效应的影响。

通过改变中心苯环甲氧基的取代位置和调控其构象转化，可以有效调控分子结中电荷输运过程的量子干涉现象，实现接近一个数量级的单分子电导调控。密度泛函理论计算结果表明，通过调控中心苯环上甲氧基的构型，可以改变电子在分子导线内电荷输运的干涉过程，使具有相增量子干涉效应的分子器件转变为相消量子干涉效应，并使分子电导改变将近一个数量级。这一研究工作首次提出了“单分子水龙头”的概念，即通过外加取代基的构象转换效应实现了量子干涉的调控，为未来基于量子干涉效应的新型分子器件的设计和制备提供了一种全新的思路。（本文转自厦门大学化学化工学院官网）

FengJiang, Douglas I. Trupp, Norah Algethami, Sara Sangtarash,* Paul J. Low,*Wenjing Hong,* Colin J. Lambert*, et al. Turning the Tap: ConformationalControl of Quantum Interference to Modulate Single‐Molecule Conductance. Angew. Chem. Int.Ed., 2019

DOI: 10.1002/anie.201909461

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201909461

9. AM综述：DPP基半导体在有机电子领域应用进展

近年来，基于稠合芳香族二酮基氯吡咯(DPP)的功能半导体在有机电子发展领域引起了广泛关注。在过去的几年中，由于DPP器件具有良好的平面性和更好的吸电子能力的特性，基于DPP的半导体在有机场效应晶体管(OFET)和有机光伏(OPV)器件的性能上都有了显著的提高，目前已经被用于各种其他电子器件，包括互补电路、存储设备、化学传感器、光电探测器、钙钛矿太阳能电池、有机发光二极管等。

近日，昆士兰科技大学Prashant Sonar课题组综述了近年来在众多电子器件中使用DPP材料的最新进展，重点介绍了OFET、OPV和新开发的器件，并从分子工程的角度讨论了器件的性能。为未来DPP基材料的设计和更先进应用的探索提供了有用的指导。

QianLiu, Steven E. Bottle, Prashant Sonar. Developments of Diketopyrrolopyrrole‐Dye‐Based Organic Semiconductors for a WideRange of Applications in Electronics. Advanced Materials. 2019

DOI: 10.1002/adma.201903882

https://doi.org/10.1002/adma.201903882

10. AM：磁共振成像纳米探针用于超微小转移瘤检测

转移仍然是癌症患者死亡的主要原因。因此，有必要对肿瘤转移，尤其是超微小转移进行灵敏的检测，以便对肿瘤进行早期诊断和精准治疗。在此，国家纳米中心聂广军研究团队联合厦门大学任磊研究团队及西北大学樊海明研究团队报道了一种超灵敏的T₁加权磁共振成像(MRI)造影剂--UMFNP‐CREKA。通过将超小的锰铁氧体纳米颗粒(UMFNPs)与肿瘤靶向的五肽CREKA (Cys‐Arg‐Glu‐Lys‐Ala)结合，可以准确检测到超微小的乳腺癌转移。

UMFNP‐CREKA具有与中性粒细胞清除外来病原体的免疫监测过程相似的行为，表现出趋化的“靶向激活”能力。UMFNP‐CREKA通过CREKA与肿瘤周围丰富的纤维蛋白-纤维连接蛋白复合物结合而进入肿瘤转移边缘，然后响应病理参数(轻度酸性和升高的H₂O₂)释放锰离子(Mn²⁺)至转移处。Mn²⁺的局部释放及其与蛋白的相互作用引起T₁加权磁共振信号的显著放大。体内T₁加权MRI实验显示，UMFNP‐CREKA可以以前所未有的超低检出限0.39 mm检测转移瘤，极大扩展了以往报道的MRI探针的检测限。

YaoLi, Xiao Zhao, Xiaoli Liu, et al. A Bioinspired Nanoprobe with MultilevelResponsive T₁‐Weighted MR Signal‐Amplification IlluminatesUltrasmall Metastases. Adv. Mater., 2019.

https://doi.org/10.1002/adma.201906799

11. AEM: 具有可持续电解质接触的三维亲锂/碳纤维负极助力固态锂金属电池

为了平衡锂金属电池的能量储存能力和操作安全性，现有的液态锂电池需要向固态锂金属电池来转变。然而，固态锂金属电池中的负极体积膨胀、硬碰硬的界面接触以及高工作温度等因素限制了其实际应用。为了解决上述问题，最近，中科院化学所的郭玉国研究员和辛森研究员等将预注锂的三维碳纤维负极（Li/CF）与自聚合的凝胶电解质通过离子键与正极相连接构筑了一种多层结构并将其用于固态锂金属电池。

这种凝胶电解质将液态电解质封装在Li/CF负极内部和正极内部，从而能够保持良好的界面接触。凝胶同时还可以作为储存器在金属锂沉积-剥离过程中来平衡液态电解质的供应。因此，使用Li/CF负极的对称电池和全电池在室温下都表现出良好的循环稳定性而且都能够抑制锂枝晶的生长。该工作必将促进高比能高安全性固态锂金属电池的发展。

YingZhang, Sen Xin, Yuguo Guo et al, A 3D Lithium/Carbon Fiber Anode with SustainedElectrolyte Contact for Solid‐State Batteries, AdvancedEnergy Materials, 2019

DOI: 10.1002/aenm.201903325

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201903325?af=R

能源材料化学交叉学术QQ群：513234570

加微信群请添加微信：15280275174