1.Nature Electronics：二维钙钛矿氧化物光活性介电材料能够与二维半导体适配的高介电常数栅极介质层（gate dielectrics）是发展光电器件所必须的。但是传统的三维结构介电材料通常难以与不含悬垂化学键的二维材料表面适配。有鉴于此，复旦大学方晓生等报道通过自上而下的方法合成Sr2Nb3O10二维钙钛矿氧化物，发现这种二维钙钛矿能够与各种各样的沟道材料匹配。1）Sr2Nb3O10具有非常高的介电常数（24.6）与合适的能带结构，因此可以作为一种具有光活性的高介电常数光电晶体管，并且与多种多样的二维沟道材料匹配，包括石墨烯、二硫化钼、二硫化钨、二硒化钨等。2）构筑的二硫化钼晶体管器件在2 V电压下的开关比达到106，亚阈值摆幅（Subthreshold swing）为88 mV dec-1。二硫化钨光电晶体管的光/暗电流比达到~106，紫外光的响应达到5.5×103 A W-1。作者发现这种具有光活性的光电晶体管具有紫外光-可见光双波段光探测能力，而且能够分别在不同终端区分紫外光和可见光。 Li, S., Liu, X., Yang, H. et al. Two-dimensional perovskite oxide as a photoactive high-κ gate dielectric. Nat Electron (2024)DOI: 10.1038/s41928-024-01129-9https://www.nature.com/articles/s41928-024-01129-92.Angew：Nb2O5缺陷位点提高光催化还原CO2人们对于光催化还原CO2反应中缺陷起到的作用一直没有定论，有鉴于此，南洋理工大学刘政、南京理工大学狄俊等报道Nb-O缺陷位点（VNb-O）修饰为铌酸（NA, niobic acid）原子层调控光催化还原CO2性能。 1）Nb-O缺陷位点导致O向Nb的本征电荷补偿作用能够调节催化活性位点的电子结构，导致不对称电荷分布。这种对称性打破的局域不对称位点产生梯度变化电荷密度，从而对非极性CO2分子产生极化电场效应，并且能够调节反应中间体物种的非共价相互作用。2）这种独特的作用使得光催化还原CO2的性能提高9.3倍。而且VNb-O NA催化剂在光催化还原NO3-制备NH4+反应中表现优异，NH4+的光催化产率达到3443 μmol g-1 h-1。Jun Di, Chao Chen, Yao Wu, Hao Chen, Jun Xiong, Ran Long, Shuzhou Li, Li Song, Wei Jiang, Zheng Liu, Asymmetric Electron Redistribution in Niobic-Oxygen Vacancy Associates to Tune Non-Covalent Interaction in CO2 Photoreduction, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202401914https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.2024019143.JACS：化学发光共轭聚合物纳米粒子用于实现深度组织炎症成像和癌症光动力治疗对深部组织进行光学成像和光动力治疗(PDT)是肿瘤诊疗面临的一大挑战。化学发光(CL)已发展成为一种重要的生物成像和体内治疗工具。因此，开发具有高稳定性和高化学发光共振能量转移(CRET)效率的共价结合化学发光制剂迫在眉睫。有鉴于此，陕西师范大学唐艳丽教授设计并合成了一种新型的化学发光共轭聚合物PFV-Luminol，其由共轭的polyfluorene vinylene（PFV）主链和异鲁米诺修饰的侧链所组成。1）研究发现，具有化学发光性能的异鲁米诺基团可通过酰胺键与主链进行共价连接，从而极大地缩短它们的距离，以显著提高CRET的效率。在有多种高水平ROS（尤其是单线态氧(1O2)）存在的病理条件下，PFV-Luminol能够发出较强的荧光，并产生更多的ROS。此外，研究者也进一步将PFV-Luminol和两亲性共聚物DSPE-PEG/DSPE-PEG-FA进行自组装，从而构建了PFV-L@PEG-NPs和PFV-L@PEG-FA-NPs等纳米粒子。2）具有化学发光能力的PFV-L@PEG-NPs纳米粒子可在不同的炎症动物模型中表现出优异的活体成像性能，可实现良好的组织穿透性和分辨率。实验结果表明，PFV-L@PEG-FA-NPs纳米粒子能够实现灵敏的体内化学发光成像和化学发光介导的高效PDT抗肿瘤作用。综上所述，该研究能够为化学发光探针的设计及其在疾病诊断和治疗中的应用奠定重要的基础。Ling Li. et al. Chemiluminescent Conjugated Polymer Nanoparticles for Deep-Tissue Inflammation Imaging and Photodynamic Therapy of Cancer. Journal of the American Chemical Society. 2024DOI: 10.1021/jacs.3c12132https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c121324.Nature Commun.：氯离子动态吸附改善Ir单原子电解海水性能电解海水是一种符合经济效益和可再生需求，并且能够进行扩大生产的绿色制氢技术。Cl-对阳极腐蚀作用是电解海水商业化面临的挑战。有鉴于此，北京化工大学孙晓明、邝允、香港城市大学刘彬等报道设计一种与传统催化剂不同的能够阻碍Cl-吸附的催化剂，这种催化剂在CoFe-LDH上修饰Ir单原子调节Cl-吸附，并且实现调节单原子Ir位点的电子结构，构筑独特的Ir-OH/Cl配位环境用于碱性电解海水。1）通过原位表征和理论计算结果说明，Ir-OH/Cl的独特配位结构有助于将OER活化能降低1.93倍，Ir/CoFe-LDH在6 M NaOH+2.8 M NaCl电解液的表现优异的OER电催化活性，过电势为202 mV，TOF达到7.46 O2 s-1，这个性能优于不含Cl-的6 M NaOH（过电势为236 mV，TOF为1.05 O2 s-1）。在连续1000 h的高电流密度（400-800 mA cm-2）进行电催化反应，选择性和稳定性保持100 %。 2）通过原位实验和理论计算分析，说明Cl-离子在OER电催化反应过程中动态吸附在Ir单原子位点，这能够显著降低生成*OOH的能垒（该步骤为电催化OER的决速步骤），从而显著提高OER催化活性，同时保持竞争性的ClOR反应在较高的能垒。Duan, X., Sha, Q., Li, P. et al. Dynamic chloride ion adsorption on single iridium atom boosts seawater oxidation catalysis. Nat Commun 15, 1973 (2024)DOI: 10.1038/s41467-024-46140-y https://www.nature.com/articles/s41467-024-46140-y5.Nature Commun：采用无卤溶剂加工的高效全小分子有机太阳能电池具有良好批次重现性的全小分子有机太阳能电池与非卤素溶剂加工相结合，显示出巨大的商业化潜力。然而，全小分子有机太阳能电池的无卤溶剂加工鲜有报道，其光电转换效率也很难提高。在此，香港理工大学Ruijie Ma，Gang Li，四川大学Hongxiang Li，香港城市大学Alex K.-Y. Jen设计并合成了一种小分子供体BM-ClEH，它可以利用分子内氯-硫非共价相互作用诱导的强聚集特性来改善分子在四氢呋喃中的预聚集以及成膜后相应的微形貌。1）基于BM-ClEH:BO-4Cl的四氢呋喃制备的全小分子有机太阳能电池在热退火处理下，二元器件和三元器件的功率转换效率分别达到15.0%和16.1%。相比之下，没有氯硫非共价键的弱聚集BM-HEH在相同的加工条件下几乎是低效的，因为预聚集不良导致无序π-π堆积、不明显的相分离和激子解离。该工作促进了全小分子有机太阳能电池无卤溶剂加工的发展，并提供了进一步的指导。 Gao, W., Ma, R., Dela Peña, T.A. et al. Efficient all-small-molecule organic solar cells processed with non-halogen solvent. Nat Commun 15, 1946 (2024).https://doi.org/10.1038/s41467-024-46144-86.Nature Commun：用于增强水性铵离子电池赝电容容量的醋酸盐电解质铵离子电池具有成本低、安全性高、环境友好、电化学性能优异等优点，在储能领域有着广阔的应用前景。不幸的是，负极材料的缺乏限制了它们的发展。在此，东南大学孙正明教授，胡林峰教授利用密度泛函理论计算来探索V2CTx MXene作为一种有前途的低工作电位阳极。1）V2CTx MXene展示了铵离子存储的赝电容行为，在1 A g−1下提供115.9 mAh g−1的高比容量，并在5 A g−1下循环5000次后仍具有100%的出色容量保持率。2）原位电化学石英晶体微天平测量验证了醋酸铵电解质中这种独特的赝电容存储行为的两步电化学过程。理论模拟揭示了[NH4+(HAc)3]·O配位键的可逆电子转移反应，从而产生优异的铵离子存储能力。这种乙酸根离子增强效应的普遍性也在MoS2基铵离子电池系统中得到证实。这些发现为通过醋酸根离子增强实现高容量铵离子存储打开了新的大门，突破了法拉第和非法拉第储能的容量限制。Bao, Z., Lu, C., Liu, Q. et al. An acetate electrolyte for enhanced pseudocapacitve capacity in aqueous ammonium ion batteries. Nat Commun 15, 1934 (2024).https://doi.org/10.1038/s41467-024-46317-57.Joule：克服高效、柔性钙钛矿太阳能模块的稳定性限制尽管钙钛矿光伏技术取得了显著发展，但柔性钙钛矿太阳能组件（f-PSM）的性能和稳定性仍低于商业水平，并且其明确原因仍未阐明。近日，韩国科学技术院Jangwon Seo、韩国化学技术研究所Nam Joong Jeon、成均馆大学Seong Sik Shin克服了高效、柔性钙钛矿太阳能模块的稳定性限制。1) 作者发现，当使用SnO2纳米颗粒作为电子传输层（ETL）时，由于表面覆盖率和电荷传输特性之间的失衡，柔性钙钛矿太阳能电池（f-PSC）在效率和稳定性之间存在权衡。为了解决这种权衡，作者新设计了一种ETL，它增强了电荷传输特性并减轻了分流位点，从而提高了效率和操作稳定性。2) 因此，作者实现了f-PSC 21.8%和f-PSM 16.4%的功率转换效率。此外，作者发现，不完全覆盖会导致分流路径的形成，并导致电流拥挤效应，从而对长期运行稳定性产生重大影响。Da Seul Lee et.al Overcoming stability limitations of efficient, flexible perovskite solar modules Joule 2024DOI: 10.1016/j.joule.2024.02.008https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.02.0088.Adv Mater：双重光激活增强In2O3的NO2气体传感性能能够通过光激活的化学电阻传感器是具有前景的高灵敏度的低温气体传感技术，但是目前人们对于光激发电荷如何增强灵敏度并不十分清楚，这阻碍人们发展不利用紫外光或者高能量光的具有实用前景的高性能传感器。 有鉴于此，韩国科学技术院Il-Doo Kim等报道一种调控金属氧化物电子结构提高传感性能的方法，将掺杂Bi的In2O3纳米纤维修饰Au纳米粒子，实现了优异的NO2传感性能。1）Bi掺杂In2O3能够对带隙引入中间能级，因此能够实用蓝色可见光激活。此外，Au plasmonic纳米粒子吸收绿光，这能够增强电子穿过异质结，因此光活性区间拓展至绿光区域。这种气体吸附/脱附过程包括光生电荷的现象对于增强气体传感性能至关重要。2）通过Bi和Au纳米粒子之间的协同相互作用，Au-BixIn2-xO3 (x=0.04)构筑的气体传感层在绿光照射下表现优异的响应值，0.6 ppm NO2的Rg/Ra=104，作者使用模拟光考察了Au-BixIn2-xO3的传感性能，发现性能比其他可见光活化的NO2气体传感器更好。Seyeon Park, Minhyun Kim, Yunsung Lim, DongHwan Oh, Jaewan Ahn, Chungseong Park, Sungyoon Woo, WooChul Jung, Jihan Kim, Il-Doo Kim, Dual-Photosensitizer Synergy Empowers Ambient Light Photoactivation of Indium Oxide for High-performance NO2 Sensing, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202313731https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202313731
