1. Nature Rev. Chem.:分子水氧化催化剂的发展
光催化裂解H2O作为一种清洁和可持续的能源转换方案,它可以在短期到中期内提供实用技术。这种装置中的关键组分是水氧化催化剂(WOC)。这些人造催化剂主要是在过去二十年中开发出来的,这与自然界的WOC相反,后者在光合作用中已有超过10亿年的历史。近来已经看到越来越活跃的分子WOC的发展,其研究提供了对催化机制和分解途径的理解。西班牙巴塞罗那科学技术学院(BIST)Antoni Llobet课题组的这篇综述提供了分子WOC的具有里程碑意义的历史描述,特别是钌体系,以指导目前的理解和以后的研究。
Roc Matheu, Pablo Garrido-Barros, MarcosGil-Sepulcre, Mehmed Z. Ertem, Xavier Sala, Carolina Gimbert-Suriñach, AntoniLlobet. The development of molecular water oxidation catalysts. Nature ReviewsChemistry, 2019.
DOI: 10.1038/s41570-019-0096-0
https://www.nature.com/articles/s41570-019-0096-0
2. Chem:揭示叔丁基吡啶(tBP)掺杂Spiro-OMeTAD的机理!
Spiro-OMeTAD是n-i-p钙钛矿太阳能电池(PSC)中使用最多的空穴传输材料(HTM)。然而,为了实现高空穴迁移率和导电性,需要用叔丁基吡啶(tBP)和双(三氟甲基磺酰基)-酰亚胺锂(LiTFSI)化学掺杂,再加上进一步的氧化步骤。 先前的研究表明,tBP是在加工过程中改善空穴传输层的形貌。意大利帕多瓦大学Lorenzo Franco课题组提供了光谱证据,并证明了当tBP用作添加剂时,对Spiro-OMeTAD结构和电学性质的长期稳定性是有不利。这些方面对于未来设计和理解PSC的新分子HTM至关重要。
Lamberti,F.; Gatti, T.; Cescon, E.; Sorrentino, R.; Rizzo, A.; Menna, E.; Meneghesso,G.; Meneghetti, M.; Petrozza, A.; Franco, L. Chem, 2019.
DOI:10.1016/j.chempr.2019.04.003
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929419301615#!
3. AM:独立硼墨烯及其杂化物
硼墨烯是一种基本的金属狄拉克材料,据预测,其机械和电子特性将是前所未有的。由于对基质和超高真空条件的要求,限制了硼墨烯的大规模应用并极大地阻碍了硼墨烯研究的进展。近日,印度巴特那理工学院Prashant Kumar及纽卡斯尔大学Ajayan Vinu等多团队合作,报道了一种简便、可大规模制备独立硼墨烯原子薄片的液相剥离和氧化硼墨烯还原法。
作者利用电子显微镜证实β12, X3,及硼墨烯的中间相;并利用X射线光电子能谱、扫描隧道显微镜,结合密度泛函理论计算带结构,验证了相纯度和金属性质。硼墨烯具有良好的锚定性能,可用于光、气体、分子和应变的传感。作者进一步对硼墨烯杂化材料的储能性质进行了预测与探讨。实验结果表明,氧化硼墨烯的比容量约为4941 mA h g−1,明显优于现有二维材料及其杂化物的比容量。
Pranay Ranjan, Prashant Kumar,* Ajayan Vinu*,et al. Freestanding Borophene and ItsHybrids. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201900353
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201900353
4. AM综述:近红外II区分子染料用于癌症成像和手术治疗
生物荧光成像为研究人员和外科医生提供了一个重要的辅助工具。美国国立卫生研究院陈小元团队和斯坦福大学戴宏杰教授团队合作综述总结了在近红外II区这一生物光学透明窗口产生发光的有机染料,它可以使得发射光与周围组织的相互作用降到最低,使光子可以几乎不受干扰地在全身传播。因此,近红外II区分子荧光成像可以克服可见光成像的穿透度和对比度的瓶颈,为早期诊断癌症和高敏感性肿瘤手术导航提供帮助。
由于其可以与多肽或抗体进行生物偶联,近红外II区分子染料也是一种理想的,可靶向肿瘤的成像候选造影剂,有效解决了深部组织分子成像的自荧光和散射问题。作者也对近红外II区分子染料的合成和化学结构及光学性质进行了总结;对生物偶联的近红外II区分子染料的生物行为及用于癌症检测和手术等领域的应用做了介绍;最后也对近红外II区分子染料的应用前景进行了展望。
Shoujun Zhu, Xiaoyuan Chen, Hongjie Dai, etal. Near-Infrared-II Molecular Dyes for Cancer Imaging and Surgery. AdvancedMaterials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201900321
https://doi.org/10.1002/adma.201900321
5. Nano Lett.:连续胞内纳米递送系统用于增强ROS诱导的抗肿瘤治疗
尽管近年来人们在提高光动力治疗(PDT)的疗效方面取得了一些进展,但是要想实现基于活性氧(ROS)的高效治疗,尤其是在治疗恶性肿瘤方面仍然具有很大的挑战性。缓解肿瘤组织的乏氧被认为是提高ROS治疗效果的一个有效策略。然而,乏氧区域通常位于肿瘤的深部而难以进入,而这一点常常被人们所忽视。
郑州大学张红岭团队和张振中团队合作构建了一种连续的细胞内递送系统(MFLs/LAOOH@DOX),该系统由膜融合脂质体(MFLs)和包埋在脂质双层膜中的亚油酸过氧化氢(LAOOH)组成。实验选择体内脂质过氧化的主要产物之一LAOOH作为ROS生成剂,它是依赖于Fe2+而非氧气或外界刺激产生ROS的。
得益于EPR效应,MFLs/LAOOH@DOX可首先与血管周围肿瘤细胞膜同步融合,并选择性地将LAOOH递送至质膜,并在细胞内按需释放DOX。而LAOOH作为细胞膜的天然成分,可通过细胞外囊泡来逐渐蔓延到邻近细胞,并最终扩散到整个肿瘤。随后,通过给药纳米Fe3O4,LAOOH可特异性地在肿瘤细胞膜上产生ROS。这一研究也为提高基于ROS的抗肿瘤治疗的效率提供了一种新的方法。
binghua Wang, Hongling Zhang, Zhenzhong Zhang,et al. Sequential Intercellular Delivery Nanosystem for Enhancing ROS-inducedAnti-tumor Therapy. Nano Letters, 2019.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b00336
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acs.nanolett.9b00336
6. ACS Nano:氧化还原激活和酸增强的诊疗平台用于近红外II区光声成像和光热治疗
近红外II区(NIR-II, 1000-1700 nm)肿瘤光学诊疗具有较高的时空精度、穿透深度和治疗效果,因此应用前景广阔。而非特异性诊断和治疗引起的不良副作用也一直影响NIR-II区光学诊疗药物进一步的应用。新加坡南洋理工大学浦侃裔教授团队和邢本刚教授团队合作,制备了一种生物相容性高的纳米诊疗试剂。它只有在肿瘤微环境内的氧化还原激活和酸增强下才能产生诊断和治疗效果,而在正常组织中则没有作用。这种智能的纳米诊疗平台可以在NIR-II区范围内实现活体零背景的光声成像(PAT)和肿瘤光热治疗(PTT),并且副作用极低,具有广阔的临床应用前景。
Zhimin Wang, Kanyi Pu, Bengang Xing, et al.Redox-Activatable and Acid-Enhanced Nanotheranostics for Second Near-Infrared Photoacoustic Tomography and Combined Photothermal Tumor Therapy. ACS Nano,2019.
DOI: 10.1021/acsnano.9b01411
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/10.1021/acsnano.9b01411
7. AFM综述:近红外II区分子影像
近红外II区荧光成像在近十年来取得了显著的研究进展,这也是由于近红外II区荧光成像具有良好的组织穿透深度和高时空分辨率。与此同时,分子影像也已成为在分子和细胞水平上理解生物行为的有效工具。因此,将分子影像扩展到近红外II区将进一步提高其成像性能,并提供更详细和准确的生物系统信息。斯坦福大学戴宏杰团队总结目前近红外II区分子成像领域所取得的一些成果,对基于近红外II区分子成像探针的合理设计策略进行了阐述,并着重介绍了它们的应用,旨在为进一步开发高性能的近红外II区分子成像探针提供指导和参考。
Hao Wan, Hongjie Dai, et al. Molecular Imagingin the Second Near-Infrared Window. Advanced Functional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201900566
https://doi.org/10.1002/adfm.201900566
8. AFM:低温合成的SnO2用于柔性高效钛矿太阳能电池
南方科技大学徐保民研究团队通过简单的水热处理在低至100°C的温度下合成出了表面清洁和高度结晶的SnO2。基于SnO2电子传输层的钙钛矿太阳能电池在刚性玻璃/ITO基底上显示出20.3%的效率,并且在柔性PEN/IT基底上的效率为18.1%,并且认证的效率为17.3%。
Liu, C., Zhang, L. Z., Zhou, X. Y., Gao, J.S., Chen, W., Wang, X. Z., Xu, B. M. Hydrothermally Treated SnO2 as the Electron Transport Layer in High‐Efficiency Flexible Perovskite Solar Cells with a Certificated Efficiency of 17.3%. AdvancedFunctional Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adfm.201807604
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.201807604
9. AEM综述:无电子传输层钙钛矿太阳能电池的最新进展
无电子传输层(ETL)的钙钛矿太阳能电池(PSC)是实际应用中简单的结构,适用于简单的制造工艺和低成本的大面积PSC,还有助于进一步探索钙钛矿材料的潜力,并了解PSC的工作原理。宁波材料所葛子义团队讨论了简化器件结构和流程,概述了PSC的演变过程,重点是无ETL的PSC。其中涉及关键问题、工作机制、存在的问题以及未来的改进方向。旨在促进低成本和易加工的无ETL PSC的发展,以实现更高效性能的PSC。
Huang, L. K., Ge, Z. Y. Simple, Robust, andGoing More Efficient: Recent Advance on Electron Transport Layer-FreePerovskite Solar Cells. Advanced Energy Materials, 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201900248
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201900248
10. AEM:稳定锂金属负极均匀高离子电导的硫化锂保护层
构建人工固态电解质界面是解决锂金属负极可逆性低以及枝晶生长的重要手段,但由于当前报道的人工SEI膜稳定性不足因而其保护效果无法令人满意。在本文中,斯坦福大学崔屹教授团队提出了一种“兼具高离子电导和均匀性”的策略来稳定SEI膜和锂金属负极。他们通过高温下的简单高效、环境友好、成本低廉的固态锂硫蒸汽反应设计了一层硫化锂保护层,并通过实验手段和模拟对其电化学性能进行了研究。即便在高达5 mAh/cm2的面容量下,Li-LTO全电池也能够稳定循环超过900周而无枝晶生长。该实验结构为理想的SEI结构与组分设计提供了全新的观点。
Hao Chen, Yi Cui, et al. Uniform HighIonic Conducting Lithium Sulfide Protection Layer for Stable Lithium MetalAnode. AdvancedEnergy Materials, 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201900858
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/aenm.201900858
11. AEM:以Li6.4Ga0.2La3Zr2O12为引发剂和离子导电剂的原位阻燃凝胶聚合物电解质
基于聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(PVDF-HFP)的凝胶聚合物电解质被视为解决液态电解质易燃问题的最优选择。然而,目前所报道的凝胶聚合物电解质中含有大量的液态成分因而不够安全。在本文中,上海硅酸盐研究所温兆银研究员团队以以Li6.4Ga0.2La3Zr2O12为引发剂和离子导电剂通过简单的原位交联反应设计并合成了防火的PVDF-HFP基凝胶聚合物电解质。该凝胶聚合物室温下离子电导率高达1.84×10-3 S/cm且电化学稳定窗口宽至4.75 V。此外,这种凝胶聚合物电解质与金属锂负极表现出良好的相容性,由其组装的锂电池在剪切与弯曲测试中均表现出卓越的安全性。此外,该锂电池在0.5C倍率下循环300周后的容量保持率高达94.08%且库伦效率高达98%。
Dong Xu, Zhaoyin Wen, et al. In Situ GeneratedFireproof Gel Polymer Electrolyte with Li6.4Ga0.2La3Zr2O12 AsInitiator and Ion‐ConductiveFiller. Advanced Energy Materials, 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201900611
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201900611
12. AEM:高硬度、锂金属相容的无机-有机双网络溶剂化离子凝胶
离子凝胶凭借其不燃性、高热稳定性以及宽电化学稳定窗口而被视为安全锂离子电池的最佳电解质选择。基于传统离子液体的离子凝胶面临着机械性能差、锂离子迁移数低等问题。在本文中,华中科技大学胡先罗教授团队通过非水解溶胶凝胶与原位聚合的方法设计了一种基于无机-有机双网络的新型溶剂化离子凝胶电解质(SIGE)。这种新型SIGE电解质硬度很高,锂离子迁移数高达0.43且与金属锂负极具有很高的界面相容性。使用SIGE电解质的Li-LiFePO4全电池循环500周后的容量保持率高达95.2%且平均库伦效率超过99.8%。此外,基于SIGE电解质的NCM811-Li全电池的效率也远超之前文献中报道过的固态或准固态电池。
Le Yu, Xianluo Hu, et al Highly Tough, Li‐Metal Compatible Organic–Inorganic Double-Network Solvate Ionogel. Advanced Energy Materials, 2019.
DOI: 10.1002/aenm.201900257
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201900257