1. Nature Commun.：定向层状杂化钙钛矿在3D状钙钛矿上的模板生长

在层状混合钙钛矿膜中需要从热力学平衡状态操纵晶体取向，以引导电荷传输并增强钙钛矿器件的性能。中南大学的袁永波和北卡罗来纳大学教堂山分校黄劲松团队报道了由3D状钙钛矿形成的钙钛矿层状模板化的生长机理，这可以作为一般设计规则，以使旋涂和刮涂工艺制成的膜中的钙钛矿层沿平面外方向对齐。

该方法包括使用额外的卤化铵盐抑制钙钛矿溶液中层状和3D钙钛矿的形核，这会迫使薄膜从溶液表面开始形成。溶剂在液体表面的快速干燥留下了3D状钙钛矿，这模板化了层状钙钛矿的生长，这是由于3D状钙钛矿表面上的周期性角共享八面体网络所致。这一发现为基于八面体阵列的钙钛矿材料的成核行为提供了深刻的见解，代表了操纵层状钙钛矿取向的一般策略。

Templatedgrowth of oriented layered hybrid perovskites on 3D-like perovskites, NatureCommunication, 2020

https://www.nature.com/articles/s41467-019-13856-1

2. Nature Commun.: Pt-O键是析氢反应中优于金属Pt的活性位点

铂(Pt)通常被认为是最先进的析氢反应(HER)电催化剂。近几十年来，研究人员通过调控成分、形态和晶相等策略来研究提高铂的利用率和催化效率。这些研究大多揭示了Pt0金属的固有催化活性，然而，有关氧化铂的催化现象仍有待研究。例如，当金属Pt被氧化时，其HER活性明显好于金属元素Pt0，其原因目前尚未明确。因此，寻找更合适、更独特的氧化铂模型，从而揭示氧在铂基电催化剂中的作用，并设计开发出优于商用铂/碳的高效电催化剂是一个较大的挑战。

近日，苏州大学的康振辉和东北师范大学的李阳光等人合作选择两个结构明确的多金属氧酸盐Na₅[H₃Pt^(IV)W₆O₂₄](PtW₆O₂₄)和Na₃K₅[Pt^(II)₂(W₅O₁₈)₂](Pt₂(W₅O₁₈)₂)作为铂氧化物的研究模型，研究其电催化性能。电催化实验表明，PtW₆O₂₄/C和Pt₂(W₅O₁₈)₂/C在77 mV时的质量活性分别为20.175 A mg⁻¹和10.976 A mg⁻¹，优于商业20% Pt/C催化剂(0.398A mg⁻¹)。原位同步辐射实验和DFT计算表明，在HER过程中，Pt-O键应该是HER的活性位点，其中，Pt主要是一个电子获取中心，而O则是一个质子吸附中心。当电化学过程中注入额外的电子和质子时，延长的Pt-O位点加速了电子和质子的耦合，导致Pt-O键上H₂的快速释放。因此，Pt-O可以作为针对HER的一个新的活性位点。该工作揭示了O原子在铂基电催化剂中的作用，提高了对基于Pt的HER电催化剂的进一步理解，对于设计制备高活性的Pt基电催化剂具有重要的借鉴意义。

Fei-Yang Yu; Zhong-Ling Lang;Li-Ying Yin; Kun Feng; Yu-Jian Xia; Hua-Qiao Tan; Hao-Tian Zhu; Jun Zhong;Zhen-Hui Kang; Yang-Guang Li. Pt-O bond as an active site superior to Pt 0 inhydrogen evolution reaction. Nature Communications, 2020.

DOI:10.1038/s41467-019-14274-z

https://doi.org/10.1038/s41467-019-14274-z

3. Nature Commun.:共价有机骨架纳米薄片上的高效电子传输用于的电催化二氧化碳还原

过度使用化石燃料和持续的人类活动导致了资源的枯竭、能源危机和全球变暖，以及二氧化碳(CO₂)污染。二氧化碳浓度逐年增加，导致海平面上升、气候异常、海洋风暴、荒漠化面积增加等。为了缓解这些问题，通过诸如电化学、光化学或热化学的方法将二氧化碳有效地转化为高附加值的产品是一种有效的途径。其中，电催化CO₂还原反应(CO₂RR)具有装置简单、环境相容性高、与其他可再生能源(如太阳能、风能)结合度高等优点，被认为是一种最具前景的技术方案。然而，由于CO₂固有的热力学稳定性和竞争动力学上有利于析氢反应，电催化CO₂RR普遍存在反应活性低、选择性低、导电性差等缺点，远远不能满足实际应用的需要。为了克服这些问题，研究人员探索了不同的电催化剂，如金属(如铜或铁等)、金属双卤代烷(如WSe₂、Ag₂S或CuS等)、金属氧化物(如Co₃O₄、Cu₂O或SnO₂等)等CO₂RR电催化。然而，他们仍面临着CO₂吸附或富集能力低、分子间电子传递效率低、电催化机制不清等问题。

近日，南京师范大学的兰亚乾教授等人通过金属卟啉与TTF的席夫碱缩合反应设计合成了一系列稳定的COFs，进而设计了一系列金属卟啉-四硫富戊烯基共价有机骨架材料(M-TTCOFs)。在这些M-TTCOFs中，TTF与金属卟啉的协同作用可以起到电催化CO₂RR中电子供体或载体、电子迁移和电催化活性组分的共同作用。由此获得的M-TTCOFs具有高孔隙率、优异的化学稳定性和均匀分布的金属中心，具有优异的电催化CO₂RR性能。由此得到的M-TTCOFs可以作为非常高FE_CO(91.3%，- 0.7 V)的电催化剂，而且具有高循环稳定性(>40h)。另外，在去角质后，Co-TTCOF纳米片(~5nm)的FE_CO值在0.6~ 0.9 V的范围内高于90%，最大的FE_CO可以达到接近100%(99.7%，- 0.8 V)。另外，通过密度泛函理论计算揭示了电催化CO₂RR的机理，为设计新型高效的CO₂RR电催化剂来解决二氧化碳问题开辟了广阔的前景。

Hong-Jing Zhu; Meng Lu; Yi-Rong Wang; Su-Juan Yao; MiZhang; Yu-He Kan; Jiang Liu; Yifa Chen; Shun-Li Li; Ya-Qian Lan. Efficientelectron transmission in covalent organic framework nanosheets for highlyactive electrocatalytic carbon dioxide reduction. Nature Communications, 2020.

DOI: 10.1038/s41467-019-14237-4

https://doi.org/10.1038/s41467-019-14237-4

4. Joule：基于吸湿-解吸过程的电子器件热管理策略

电子设备的有效热管理至关重要，因为过热会损害电子部件的效率和可靠性。近日，上海交通大学王如竹报道了一种新的瞬态热管理新策略，使用固态吸附剂，可以吸收大气中的水分，然后在较高的温度下释放水分。在释放过程中，会吸收大量的热量以防止设备过热。循环水的载荷是筛选候选材料的关键指标。

实验结果表明，该策略具有良好的效果。MIL-101（Cr）粉末涂覆在金属基底上，在1.5 W的加热功率下，0.288 g的涂层在25分钟内能够达到最高8.6℃的降温。涂层的等效焓可以达到1950 J/g，明显优于传统的相变材料，并且该吸附剂涂层可以很容易地与现有的散热结构集成在一起。该工作为瞬态热调节开辟了一条新途径，大规模部署所面临的挑战在于找到具有优异吸附性能和热物理稳定的经济高效的吸附剂。

ChenxiWang, Lingji Hua, Hongzhi Yan, Bangjun Li, Yaodong Tu, Ruzhu Wang. A ThermalManagement Strategy for Electronic Devices Based on MoistureSorption-Desorption Processes. Joule. 2020

DOI: 10.1016/j.joule.2019.12.005

https://doi.org/10.1016/j.joule.2019.12.005

5. Joule：利用电瞬变来量化太阳能电池中的电荷损失

通过光激发和电检测实现的电瞬变为研究太阳能电池在纳秒到秒的宽时间范围内的电荷传输，复合甚至光电回滞现象提供了独特的机会。然而，关于如何利用这些研究来揭示电池电荷损失机制的争论一直在进行。

鉴于此，孟庆波团队提出了一种新的方法，该方法用于量化体吸收器内或界面处的电荷损耗以及太阳能电池的缺陷特性。该方法已成功应用于商业化硅，新兴的Cu₂ZnSn(S,Se)₄和钙钛矿太阳能电池的研究中，也应适用于其他类似的光伏器件系统。总的来说，这项工作为全面研究太阳能电池的动态物理过程和电荷损失机理提供了有希望的途径，并在其他光电器件中具有潜在的应用。

ExploitingElectrical Transients to Quantify Charge Loss in Solar Cells，Joule，2020

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2542435119306312

6. Angew.综述: 减少高性能钙钛矿太阳能电池的不利缺陷

在几种光伏（PV）技术中，半导体带隙内电子缺陷的存在限制了器件的效率，可重复性以及寿命。钙钛矿金属卤化物（MHP）由于其优异的光伏性能而受到了广泛的关注，即使没有非常严格的薄膜生长控制工艺也可以实现。理论上，在描述MHP中的不同点缺陷方面已做了诸多研究。

戚亚冰和刘生忠团队讨论了深入表征MHP中缺陷的实验挑战，例如，缺陷类型，缺陷密度和由这些缺陷引起的带隙内的能量位置的实验分配。同时，概述了一些钝化策略。根据总结文献，对需要考虑并需要最小化的各种缺陷类型进行了检查。为了进一步改善其光电效率，需要对MHP中的缺陷性质有完整的基本了解。

ReducingDetrimental Defects for High‐Performance Metal Halide Perovskite Solar Cells，Angew., 2020.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201905521

7. Angew：具有非FCC结构的Cu₅₃纳米团簇

长期以来，non-FCC的Cu只能通过物理气相沉积的方法获得。有鉴于此，山西大学的张献明教授和李欢教授等首次报道了一系列炔基保护的Cu纳米团簇（Cu₅₃），其显著结构特征是具有41个Cu组成的ABABC排列的内核，可以看作是一个FCC和HCP结构的混合体，表明在特定配体存在时，常规条件下也可能得到non-FCC结构的纳米Cu。

作者通过同步辐射和XPS，ESIMS，UV-vis等手段表征了这种结构的形成过程，结果表明Cu(II)首先和炔配体结合，当和膦配体结合时变为Cu(I)。此时引入NaBH₄，并陈化后得到最终的团簇。作者还研究了这种团簇在催化苯乙炔偶联反应中的应用。

MeiQu, Fu-Qiang Zhang, Dian-Hui Wang, Huan Li, Juan-Juan Hou, and Xian-Ming Zhang.Observation of non-FCC Copper in Alkynyl-Protected Cu53 Nanoclusters, Angew.Chem. Int. Ed., 2020

DOI:10.1002/anie.202001185

https://doi.org/10.1002/anie.202001185

8. AM: 具有强催化能力的多硫化物阻隔层中的氧空位工程

Li-S电池的实际应用受到其穿梭效应、低电子电导率、低硫载量等问题的制约。最近，武汉理工大学的麦立强教授与许絮等通过第一性原理计算发现向TiO₂中引入氧空位不仅能够增强其对于多硫化物的吸附能力，而且能够显著改善其催化能力和离子/电子传导能力。他们将含有氧空位的TiO₂纳米片修饰在商品化聚丙烯隔膜上将其作为Li-S电池中多硫化物的阻塞层（OVs-TiO₂@PP）。

这层TiO₂修饰层的厚度仅为500nm，面载量约0.12mg/cm²，因此能够在保证电池内部离子传输的同时不损失能量密度。在使用OVs-TiO₂@PP隔膜的高载量（7.1mg/cm²）Li-S电池中，在2C的倍率下该电池能够稳定循环500周。循环100周后的电池面容量为5.83mAh/cm²。这种氧空位工程的策略有望在Li-S电池中实现大规模应用。

ZhaohuaiLi, Xu Xu, Liqiang Mai et al, Engineering Oxygen Vacancies in a Polysulfide‐Blocking Layer with EnhancedCatalytic Ability,Advanced Materials, 2020

DOI: 10.1002/adma.201907444

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201907444?af=R

9. AM：一种离子交联超分子水凝胶，用于从海水中快速回收铀

海洋拥有丰富的自然资源。特别是，海水中存在超过45亿吨铀，约为陆地上铀的1000倍。与造成严重环境污染和气候变化的传统化石燃料相反，核电是一种相对清洁的能源，在过去的几十年中迅速发展。但是，已探明的陆地上铀矿储量有限，只能提供约70年的全球核能消耗量。因此，从海水中大规模提取铀是核能发电的一个关键部分，但也是一个挑战。在此，海南大学Ning Wang等人探索了一种能超高效吸附海水铀的离子交联超分子Zn²⁺-聚胺肟（PAO）水凝胶。

通过简单地将氯化锌和PAO两种溶液混合，即可利用锌阳离子与偕胺肟阴离子之间的相互作用获得超分子Zn²⁺-PAO水凝胶。与现有的具有低PAO含量的偕胺肟官能化水凝胶基吸附剂和亲水性较弱的纤维基吸附剂相比，PAO可以使用少量的超亲水锌离子直接交联。因此，形成了具有高含量、分散良好PAO和良好亲水性的超分子水凝胶。相对于已报道的吸附剂，这种低成本的水凝胶膜表现出了出色的铀吸附性能，在32 ppm的含铀水中可达到1188 mg g⁻¹的MU/Mdry凝胶。更重要的是，在天然海水中浸泡仅4周后，Zn²⁺-PAO水凝胶膜的铀提取能力达到9.23 mg g⁻¹的MU/Mdry凝胶。这项工作为设计一种新型超分子水凝胶提供了一种通用的策略，这种超分子水凝胶由各种各样的二价/多价阳离子交联剂甚至许多其他超亲水超分子交联剂交联，用于从海水中高效、大规模地提取铀。

BingjieYan, Chunxin Ma, Jinxiang Gao, Yihui Yuan, Ning Wang. An Ion-CrosslinkedSupramolecular Hydrogel for Ultrahigh and Fast Uranium Recovery fromSeawater. Advanced Materials 2020,1906615.

DOI:10.1002/adma.201906615

https://doi.org/10.1002/adma.201906615

10. AEM：通过表面合金化实现快速充电和超高容量锂金属负极

锂金属由于其氧化还原电势低，重量轻和理论容量大而被认为是电池负极的最终选择。它可以直接与无锂正极（如O₂或S）配对，使下一代电池技术的理论能量密度超过目前锂离子技术的十倍。为了实现其无枝晶和可逆循环，研究重点主要集中在以下两个方面。一是增大电极表面积，减小电流密度；许多高比表面积的基体材料（如还原氧化石墨烯、铜纳米线或三维多孔铜）被注入锂金属，用作复合负极。另一种方法是通过在电极或电解质中添加添加剂（如LiNO₃、LiF或FEC），在其表面构建人工固体电解质界面（SEI）层。然而，一个经常被忽视的问题是，大多数报道的锂金属负极只能在相对低的电流密度（<5 mA cm⁻²）和小的面积容量（<5 mAh cm⁻²）下循环，这基本上限制了它们的高功率应用，导致无效的锂利用（<1%）。

在此，阿贡国家实验室陆俊和苏州大学李彦光教授合作报道了表面合金锂金属负极具有超快的可逆循环速率和超大的面积容量。使用低成本的硅晶片，并通过化学方法将其蚀刻至20–30 µm的膜。简单地将硅薄膜贴到锂金属薄片上，就可以形成熔合在锂金属上的Li_xSi合金薄膜，其具有机械鲁棒性和高锂离子导电性。对称电池测量结果表明，即使在高达25 mA cm⁻²的高电流密度和高达100 mAh cm⁻²的空前容量下，表面合金化的Li负极也具有出色的循环稳定性。此外，表面合金锂负极与非晶态MoS₃正极配对，也获得了显著的全电池性能。

TianhuiXu, Peng Gao, Peirong Li, Kai Xia, Na Han, Jun Deng, Yanguang Li, Jun Lu.Fast-Charging and Ultrahigh-Capacity Lithium Metal Anode Enabled by SurfaceAlloying. Advanced Energy Materials 2020,1902343.

DOI:10.1002/aenm.201902343

https://doi.org/10.1002/aenm.201902343

11. AFM：具有自发自充电机制的混合智能光纤，用于可持续可穿戴电子产品

在轻质织物或柔性衬底上制作的可穿戴电子设备被认为是下一代和先进的便携式电子设备系统。可穿戴设备通过为智能手表、医疗保健腕带、电子皮肤和智能纺织品等有前途的应用提供大量信息，丰富了我们的日常生活。这种应用要求设备体积小、重量轻、灵活、耐洗；然而，一个特别的问题是要使这些设备具有自供电系统，使设备能够持续供电，以保证其可持续性和可移植性。这单纯依靠传统的储能设备很难实现，因为它们需要定期更换和重新充电，从而阻碍了它们在可穿戴电子设备上的实用、可持续和广泛应用。然而，到目前为止，已开发的所有需要发电和存储收集能量的自供电式可穿戴电子设备中，大多数都采用了使用外部电路连接的单个能量生成和存储光纤设备。

在此，韩国金州庆南科技大学Geon‐Hyoung An与韩国成均馆大学SeungNam Cha合作，首次引入了一种混合智能光纤，该光纤在不需要任何外部电路/连接的单光纤设备中即可自发产生能量并进行存储。这是通过在超级电容器的电解液系统中使用不对称的同轴结构来实现的，该电解液系统在产生摩擦电荷时会产生电势差。自充电技术的发展为建立基于纤维/纺织电子的新设备平台提供了巨大的机遇。

YuljaeCho, Sangyeon Pak, Young-Geun Lee, Jae Seok Hwang, Paul Giraud, Geon-Hyoung An,SeungNam Cha. Hybrid Smart Fiber with Spontaneous Self-Charging Mechanism forSustainable Wearable Electronics. Advanced FunctionalMaterials 2020, 1908479.

DOI:10.1002/adfm.201908479

https://doi.org/10.1002/adfm.201908479