1. PANS：具有互连通道的分层多孔金纳米结构用以电催化还原CO₂以进行有效的质量传输

电催化还原CO₂是从气态CO₂提取可再生能源的一种有效的方法。纳米结构的发展提高了电催化CO₂获取增值化学品的能效和选择性，但是复杂的纳米结构由于在强力电解过程中的质量传递不良而限制了CO₂转化率。近日，韩国科学技术院Seokwoo Jeon等人提出了一种3D分层多孔金（N/M-Au）纳米结构，该结构具有相互连通的大孔通道和通过邻近场纳米图案（PnP）形成的大量纳米孔。使用这种光刻技术，可以生产出具有良好控制的孔径和连接网络的N/ M-Au纳米结构。

文章要点：

1）通过PnP和电镀技术的简单制造工艺，可以轻松地修改3D Au纳米结构并将其缩放至晶圆尺寸。同时，分层纳米结构中的许多纳米孔提供的电化学活性表面积比电镀Au膜大66.1倍，每质量的j_CO比纳米多孔Au膜高3.96倍。

2）相互连接的大孔网络即使在强大的电解过程中也能产生有效的质量传递，与之前报道的纳米结构电极相比，其具有较高的质量活性。研究人员使用不同的3D Au纳米结构：纳米孔Au（N-Au），大孔Au（M-Au）和N / M-Au，系统地研究和比较了电子和离子传输对电催化CO₂还原反应的影响。在N / M-Au纳米结构中，由于高活性和大表面积，纳米孔有助于提高选择性，并且具有亚微米孔的互连通道为离子和质子在电解质中提供了有效的质量传输路径。在0.324 V的低电势下（相对于可逆氢电极[VRHE]），分层多孔Au的每质量Au的CO分流密度比纳米多孔Au高2.4倍。

3）研究人员通过对3D纳米结构内的传质效应作为系统模型研究，发现其具有重要价值。此外，具有模拟的最佳孔径和分布的分层多孔纳米结构可以有效地用于下一步气相二氧化碳还原或适用于不同的能源装置，例如电池和燃料电池。

Hyun,et al, Hierarchically porous Au nanostructures with interconnected channels forefficient mass transport in electrocatalytic CO₂ reduction, PANS,2020

DOI: 10.1073/pnas.1918837117

https://www.pnas.org/content/117/11/5680

2. Chem：二茂铁垂直分子隧道结电荷传输的氧化还原控制

分子隧穿器件是未来电子器件的重要研究方向，具有非常小的尺寸和可调的功能。通过分子隧道利用各种化学物理和化学机制来调节电荷传输的能力，是实现功能性系统的关键。近日，英国兰开斯特大学的Colin J. Lambert与美国加州大学洛杉矶分校的段镶锋等人，报道了一种新的氧化还原控制方法，用于控制垂直金/自组装单层(SAM)/ 基于二茂铁基SAM的单层石墨烯(SLG)的隧道结中的横向电荷传输。

本文要点：

1）通过SLG上的化学/电化学氧化还原反应，隧道结可以在具有较大开/关电导比的中性和氧化态之间进行切换。

2）在石墨烯上实现化学/电化学氧化还原反应的空间分离；

3）自组装单层膜中的可逆氧化还原反应会改变电导；

Jiaet al.，Redox Controlof Charge Transport in Vertical Ferrocene Molecular Tunnel Junctions. Chem.

DOI:10.1016/j.chempr.2020.02.018

https://doi.org/10.1016/j.chempr.2020.02.018

3. Matter: 通过皱折Au-CNT阵列制成的高性能电极，用于可拉伸超级电容器

伸缩式超级电容器由于能够用作伸缩式电子设备，生物集成电子设备和可穿戴电子设备的独立的电源，近年来得到广泛研究。纳米材料包括金属，碳，赝电容性聚合物，MXene，和金属氧化物已被用于制造这类器件。尤其是，由碳纳米材料（例如，活性炭，石墨烯，碳纳米管）制成的可拉伸超级电容器由于其低成本，高表面积和长循环寿命而非常具有应用前景。目前大多数可拉伸电极是由薄膜材料制成的，由于刚性活性材料和软质基材之间的机械性能不匹配，因此在制造过程中会出现开裂的问题。电极承受较大且反复的应变，导致其电化学性能明显下降。近年来，已经探索出垂直排列的CNT阵列电极来制造坚固且可拉伸的超级电容器。皱缩的CNT阵列的主要优点包括其可调控的孔结构，较短的离子传输时间和较低的离子扩散阻力，从而使其具有高功率碳纳米管阵列电极的特征，使其即使在承受大的应变（例如300％）时也不会开裂，从而获得了更好的机械强度。此外，皱折的CNT阵列电极可以通过直接喷涂轻松地修饰成具有高性能的混合高性能超级电容器。

尽管有这些优点，但皱缩的CNT阵列电极仍具有相对较大的电阻，特别是在极大的机械应变下（例如800％的面积应变），这会导致高速充电/放电测量的性能不佳。这种现象主要是由于良好连接的CNT网络的破坏以及在极大的机械应变下单个纳米管之间的不良物理接触所致。该电阻问题极大地限制了皱纹的CNT阵列电极的功率密度和速率能力，成为其在某些应用中使用的障碍。有鉴于此，杜克大学的Jeffrey T. Glass和密歇根州立大学曹长勇教授等人合作，提出了一种在较大应变变形下降低皱缩的CNT阵列电阻的简便方法，设计制备了一种基于折皱的Au涂层碳纳米管阵列（Au-CNT阵列）的耐用且高性能的可拉伸电极。

本文要点：

1）首先在CNT阵列的顶部沉积了一层金属薄膜，以形成Au改性的CNT林电极。Au修饰的CNT阵列（称为Au-CNT阵列）增加了CNT阵列与预应变基底之间的接触面积，这促进了阵列的转移。更重要的是，Au修饰的CNT阵列网络将电极的电阻降低了一个数量级，同时保持了皱折的CNT阵列的独特多孔结构。

2）实验测量表明，在高速充电/放电测量中，在非常大的机械应变（即800％面积应变）下获得了几乎恒定的电化学性能。所制备的对称超级电容器在大应变和40 mA cm^-2的电流密度下显示出约6 mF cm^-2的最大比电容，表现出卓越的机械和电化学稳定性。

3）具有高功率密度和快速充电/放电能力的Au-CNT阵列电极和相应的全固态超级电容器的成功开发，代表了基于垂直排列的CNT阵列的高拉伸性，高性能超级电容器发明的重大进步。

YihaoZhou et al. Robust and High-Performance Electrodes via Crumpled Au-CNT Forestsfor Stretchable Supercapacitors. Matter, 2020.

DOI:10.1016/j.matt.2020.02.024

https://doi.org/10.1016/j.matt.2020.02.024

4. Angew：配位调控选择性：高负载钼单原子催化剂上的两电子氧还原

单原子催化剂（SACs）在电催化方面具有巨大潜力。通过调整中心金属原子，相邻的配位掺杂剂和金属负载，可以合理地优化SACs的性能。但是，由于合成方法的局限性以及对结构-性质关系的理解不足，优化SACs的性能仍然是一个巨大的挑战。近日，阿德莱德大学乔世璋团队报道了一种新型Mo SACs，其具有独特的O，S双配位和超过10 wt％的高金属负载量，并对其电催化O₂还原制H₂O₂的性能进行了研究。

本文要点：

1）作者以MgO为模板，通过混合前驱体热解成功制备了该新型的Mo SACs，该催化剂具有独特的O，S双配位，Mo负载量超过10 wt％。作者通过高角度环形暗场扫描透射电子显微镜和扩展的X射线吸收精细结构对其进行了表征。

2）实验发现，该SACs可以通过2e-途径催化氧还原反应，在0.10 M KOH中H₂O₂的选择性高于95％。

3）电化学测试和理论计算均揭示了Mo单原子和配位结构的关键作用。

ChengTang, et al. Coordination Tunes Selectivity: Two‐Electron Oxygen Reduction on High‐Loading Molybdenum Single‐AtomCatalysts. Angew. Chem. Int. Ed. 2020,

DOI: 10.1002/anie.202003842

https://doi.org/10.1002/anie.202003842

5. Angew：电活性MOFs作为水性介质中自增强电化学发光发射体

金属有机框架（MOFs）由于导电性差，在电化学领域的应用受到限制。近日，南京大学Jianping Lei，南京师范大学Yafei Li等合作，报道了首次将电活性MOF（E-MOF）用作在水性介质中的高度结晶的电化学发光（ECL）发射体。

本文要点：

1）作者通过溶剂热方法，采用氢醌和菲咯啉混合配体分别作为氧化对和还原对，合成了该E-MOF。

2）有趣的是，得益于独特的框架结构，该E-MOF在共反应剂和湮灭ECL过程中均显示出具有表面状态机制的高效ECL发射。

3）更重要的是，该E-MOF的阳离子自由基通过预还原电解的积累，可以实现具有高稳定性的自增强ECL发射，作者进一步通过密度泛函理论从理论上确定了自增强的机制。

ZhongchaoJin, et al. Electroactive Metal−Organic Frameworks as Emitters for Self‐EnhancedElectrochemiluminescence in Aqueous Medium. Angew. Chem. Int. Ed. 2020,

DOI: 10.1002/anie.202002713

https://doi.org/10.1002/anie.202002713

6. Angew：共结晶诱导的自发去消旋化：去消旋化的一般热力学方法

产生对映体纯化合物的方法至关重要，特别是在制药工业中。从外消旋混合物出发，利用结晶诱导非对映体转化，理论上可以实现对所需映异构体的100％转化。近日，比利时天主教鲁汶大学Tom Leyssens，Olivier Riant等报道了一种基于共结晶的新的通用简单的热力学去消旋化方法。

本文要点：

1）作者将手性化合物S-3-苯基丁酸（S-PBA）与(R,S)‐4,4‐dimethyl‐1‐(4‐fluorophenyl)‐2‐(1H‐1,2,4‐triazol‐1‐yl)‐Pentan‐3‐one（RS-BnFTP）（一种杀真菌化合物）共结晶，获得了二者共晶的非对映异构体对，[（S）-BnFTP-（S）-3- PBA]和[（R）-BnFTP-（S）-3- PBA]。

2）有趣的是，每个非对映异构体都结晶在一个手性空间群中，其中不对称单元仅包含一种目标化合物BnFTP的对映体以及S-PBA。

MichaelGuillot, et al. Co‐crystallization induced spontaneous deracemization: A generalthermodynamic approach to deracemization. Angew. Chem. Int. Ed. 2020,

DOI: 10.1002/anie.202002464

https://doi.org/10.1002/anie.202002464

7. AM: 多重NIR-II探针用于淋巴结侵入的癌症检测和成像引导手术

肿瘤淋巴结（LN）转移是肿瘤分期和治疗决策的主要预后因素。然而，同时可视化转移和进行成像引导的淋巴结手术是具有挑战性的。于此，美国国立卫生研究院陈小元、南方科技大学梁永晔、武汉理工大学张明曦和吉林大学朱守俊等人报道了使用非重叠NIR-II探针的多重近红外-II（NIR-II）体内成像系统，其具有显着抑制的光子散射和零自发荧光，从而可以可视化转移性肿瘤和肿瘤转移性近端LNs切除。

本文要点：

1)在NIR-IIa（1100-1300 nm）窗口中，筛选了一种明亮且寻求肿瘤的供体-受体-供体（D-A-D）染料IR-FD，以进行原发/转移性肿瘤成像。这种优化的D-A-D染料在水溶液（≈6.0%）中表现出大大提高的有机D-A-D荧光团的量子产率和良好的体内性能。

2）具有致密聚合物涂层的超亮PbS/CdS核/壳量子点（QD）用于在NIR-IIb（>1500nm）窗口中可视化癌症侵入的前哨LN。与临床使用的吲哚菁绿相比，QD显示出优异的亮度和光稳定性（即使在连续激光照射5小时后也没有明显的漂白）；因此，前哨LN检测仅需要皮摩尔剂量。这种双NIR-II图像引导手术的组合可以在明亮的光线下进行，增加了其在临床使用中的便利性和吸引力。

Tian,R., et al. Multiplexed NIR‐II Probes for Lymph Node‐Invaded CancerDetection and Imaging‐Guided Surgery. Adv. Mater. 2020,32, 1907365.

https://doi.org/10.1002/adma.201907365

8. AM：一种用于高效胶体量子点太阳能电池的化学正交空穴传输层

胶体量子点(CQDs)因其溶液易处理和带隙可调谐而备受关注。CQD光电器件性能的提高需要对器件材料栈中各层的性能进行精细控制。这对目前最好的CQD太阳能电池来说极具有挑战性，因为这些电池主要采用p型空穴传输层(HTL)，在CQD活性层的顶部使用1,2-乙醇二硫醇(EDT)配体交换实现。

研究表明，EDT的高反应活性会导致活性层发生严重的化学腐蚀，从而导致电荷提取能力的退化。将元素映射与CQD太阳能电池的空间电荷收集效率相结合，证明了主导现有CQD光伏器件性能的关键材料接口。近日，多伦多大学的Edward H. Sargent等人开发一种由丙二酸交联CQDs组成的化学正交HTL。

本文要点：

1）新的交联策略保留了活性层的表面化学性质，同时提供了所需的有效电荷提取。

2）新的HTL可使活性层中的电荷载体扩散长度增加了1.4倍；因此，与EDT标准电池(12.2%)相比，功率转换效率提高到13.0%。

Biondiet al., A Chemically Orthogonal Hole Transport Layer for Efficient

ColloidalQuantum Dot Solar Cells. Adv. Mater. 2020, 1906199

DOI:10.1002/adma.201906199

https://doi.org/10.1002/adma.201906199

9. AM: 大尺寸二维单晶的设计生长

在“post-Moore's Law”时代，人们期望新材料带动电子和光电子学下一代革命性技术的发展，其中二维材料由于其具有原子级的厚度，优异的性能以及与传统金属氧化物半导体处理技术互补的兼容性，从而在逻辑，存储，光电和光子2D器件的制造方面具有巨大的潜力，被认为是超越体相材料的非常有前途的候选材料。

大尺寸的2D单晶是材料是高度集成的2D器件的大规模应用中的最终质量和性能高度一致的前提。但是目前将所有2D单晶生长到晶圆级仍然非常困难。因此，进一步建立对各种2D单晶的受控生长的系统理解至关重要。有鉴于此，北京大学Kaihui Liu团队对大尺寸二维单晶的设计生长领域进行了总结。

本文要点：

1）作者总结了生长晶体的四个关键部分，即成核控制，促进生长，表面工程和相控制，它们在生长期间的不同时期是可控的。

2）此外，作者还讨论了2D单晶的设计生长和潜在应用，表明这些先进的2D单晶材料的光明前景。

CanLiu, et al. Designed Growth of Large‐Size 2D Single Crystals. Adv. Mater., 2020,

DOI: 10.1002/adma.202000046

https://doi.org/10.1002/adma.202000046

10. Nano Energy：揭示纳米级电极材料的粗糙度与电沉积的关系

钠金属是可充电钠离子电池有吸引力的负极材料，但是，钠枝晶的生长会引起钠离子电池严重的安全问题。随着对固体电解质中间相（SEI）的改进，通过对电极进行工程设计可有效抑制钠枝晶生长。然而，迄今为止，对于钠金属在纳米尺度上的生长机制的了解仍然有限。近日劳伦斯·伯克利国家实验室Haimei Zheng和斯坦福大学，SLAC国家加速器实验室崔屹等人报告了一个原位电极在不同表面粗糙度（例如，平坦或急剧曲率）的电化学液体TEM电池中钠电沉积的研究。

文章要点：

1）研究人员开发了电化学液体TEM电池，其中电极的表面粗糙度不同。使用具有25 nm厚的低应力氮化硅膜的Si晶片作为成像膜来制造电化学液体电池。制备的自包含的纳米电池单元放入定制的TEM支架中，以进行原位 TEM实验。工作电极和对电极用铝线键合，铝线与TEM支架尖端/电化学工作站相连，用于原位 TEM实验。

2）使用原位TEM进行的实时观察，揭示了钠金属电沉积的细节。在平坦的电极表面上可获得相对较大的Na晶粒（以微米为单位）。局部SEI厚度变化会影响生长速率，从而影响单个晶粒的形态。相反，小的Na晶粒（几十纳米）在电极上具有急剧曲率的点上爆炸性地生长。新形成的Na晶粒优先沉积在靠近电极的现有晶粒的底部。

3）使用基于连续介质的计算模型进行的进一步研究表明，碱金属的生长模式（例如 Na）受SEI传输性质的强烈影响。

ZhiyuanZeng, et al, Electrode Roughness Dependent Electrodeposition of Sodium at theNanoscale, Nano Energy, 2020

DOI:10.1016/j.nanoen.2020.104721.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285520302780