梳理:大牛楊培東、崔屹、王中林、夏幼南、戴宏杰、段鑲鋒、孫學良、馮新亮、陳忠偉、樓雄文等科研進展

1、Nature Catalysis: 光半導體/生物復合體系協同光催化合成

美國加州大學伯克利分校的楊培東教授等人從三個方面闡述了光半導體/生物復合體系的進展：（i）生物催化劑在光電化學裝置中的整合;（ii）光捕獲納米粒子對光敏細胞微生物以及對電荷轉移機制的理解，（iii ），最后采用細胞保護策略來增強全細胞光敏性。最后，說明了該領域需要改進的地方，并討論了解決這些問題的潛在方法挑戰。研究人員說明了生物協同催化方法如何建立有效和穩定的日光液體燃料生產方法。總之，生物學和納米材料的結合已顯示出完成人工光合作用的潛力。所示的光半導體/生物復合體系發揮了每種成分的優勢：整個生物體的復制，自我修復和特異性以及半導體納米材料的太陽能捕獲。

文獻鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41929-020-0428-y

2、ACS Energy Letters：用冷凍掃描電子顯微鏡研究電池固體電解質中間相中氟化物種的納米和介觀非均質性

美國斯坦福大學崔屹教授等人使用cryo-(S)TEM，研究了Li金屬的SEI中SEI物相(如LiF和Li₂O)的空間分布。盡管通過XPS測量了氟化電解質體系的SEI中的LiF含量，但發現與負極材料相接的SEI不含LiF，這是通過cryo-HRTEM結合cryo-STEM EELS證實的。LiF可以作為間接SEI沉積在任何導電表面（包括集電器）上，并且稀疏沉積在Li金屬上。由于LiF在電解質中的適度溶解性，LiF沉淀為直徑大于100 nm的大納米顆粒。集電器上LiF沉積物的存在可能在一定程度上有助于Li鍍層的均勻性。氟化添加劑（例如FEC）的作用可能是由于它們在負極迅速脫氟并隨后發生聚合反應，而不是僅由LiF的產生引起的。這些發現為跨尺度的SEI結構提供了新的視角。

文獻鏈接：

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00194

3、ACS Nano：用于生物能量收集的直流電織物摩擦電納米發電機

中國科學院北京納米能源與系統研究所/美國佐治亞理工學院的王中林院士和東華大學杜趙群教授等人設計了一種具有最普通的平紋結構的直流織物摩擦電納米發生器（DC F-TENG），以巧妙地利用衣服的有害和煩人的靜電擊穿現象來收集生物運動能量。通過實驗測試和理論分析，編織了十六種織物，以系統地研究結構參數和測試條件對基于DC織物的TENG輸出性能的影響。此外，由于特殊的工作機制，DC F-TENG通過收集人體運動能量并將其直接存儲在結構SC中而無需任何整流橋或二極管，從而顯示出有效的能量轉換。在這種自充電電源系統中，只有在人體運動能量收集不到1.5分鐘后，濕熱計或計算器才能正常工作。考慮到這種出色的性能，具有低成本和高效率DC F-TENG，在未來具有輕巧，靈活，可穿戴和舒適的能量收集設備上顯示出巨大潛力。

文獻鏈接：

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.0c00138

4、Nat. Rev. Mater.：釕納米晶的晶相和表面結構工程

美國佐治亞理工學院夏幼南教授等人合作以Ru為例，重點介紹了控制金屬納米晶體的晶體相和表面結構方面的進展。除常規的hcp相外，還成功合成了fcc，4H和4H/fcc混合相的Ru納米晶體。伴隨著新晶相的產生，還實現了具有不同表面結構變化的各種納米結構。研究人員還討論了主要影響Ru原子結晶的因素，并從晶相和表面結構兩方面研究了Ru納米晶體的熱穩定性。當用作催化劑時，已發現Ru納米晶體的性能與晶相、小平面類型和孿晶結構密切相關。更重要的是，具有非常規晶相和良好控制的刻面的Ru納米晶體表現出對各種催化反應的增強性能，為實現這種貴金屬的可持續性應用開辟了新途徑。

文獻鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41578-020-0183-3

5、ACS Nano：層狀3D構架的Ag納米線包覆NiMn層狀雙氫氧化物作為一種高效的雙功能氧電催化劑

美國斯坦福大學戴宏杰教授和臺灣科技大學Bing-Joe Hwang，Wei-Nien Su，Meng-Che Tsai等人開發出具有層狀3D結構的Ag NW @ NiMn-LDH作為一種高效的雙功能氧電催化劑，其核心是由高導電性的銀納米線組成，并以分層的NiMn-LDHs為殼進行裝飾。層狀3D架構的Ag NW @ NiMn-LDH的OER和ORR活性都可以通過更改LDH外殼進行修改。LDHs和Ag NWs的分層3D孔結構，LDHs殼的分層以及提高的電導率之間的強耦合效應，協同增強了Ag NW @ NiMn-LDH的ORR/OER活性。因此，導電的Ag NW核與層狀3D結構的Ag NW @ NiMn-LDHs的LDHs殼之間的協同作用提高了雙功能ORR/OER活性和耐久性。因此，該策略被證明可有效地構建合成高效，持久的多相催化劑。

文獻鏈接：

https://doi.org/10.1021/acsnano.9b07487

6、Chem：二茂鐵分子垂直隧道結中電荷傳輸的氧化還原控制

美國加州大學洛杉磯分校的段鑲鋒教授和英國蘭開斯特大學的Colin J. Lambert等人證明了Au/Fc-SAM/SLG結中跨平面電荷傳輸的氧化還原控制。具體來說，氧化劑/還原劑或電化學勢會誘導石墨烯下的Fc基團發生氧化還原反應，并改變頂層石墨烯與Fc-SAM之間的間距。在這些氧化還原反應期間，電荷穿過石墨烯層。在大多數情況下，由于石墨烯的電子透明性和離子不滲透性，在氧化狀態下，抗衡陰離子在石墨烯層的頂表面上保持分離，并平衡了石墨烯下方的氧化Fc陽離子。因此，垂直的Au/SAM/石墨烯結可用于探索在石墨烯異質界面上的化學和電化學反應，這些反應對石墨烯膜獨特的選擇性滲透特性敏感。此外，利用石墨烯的選擇性滲透性電荷和離子，可以通過外部刺激有效地調整SAM的狀態，該工作為實現分子電子設備（例如化學/生物傳感器，電化學檢測器，光電設備和邏輯設備）的新功能邁出了重要的一步。

文獻鏈接：

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

7、ACS Energy Letters：消除導電劑在基于硫化物的固態電池中的不利影響

加拿大西安大略大學孫學良院士等人開發了一種通過在正極復合材料中構建可控制的聚合物PEDOT薄膜作為半導體添加劑來顯著改善基于硫化物的ASSLIBs的電化學性能的策略。這種界面工程方法突破了基于硫化物的ASSLIBs中使用的導電劑的局限性。 PEDOT改性不僅有效地減輕了正極中碳添加劑引起的硫化物SSE的分解，而且還顯著抑制了充電/放電過程中正極材料與硫化物SSE之間的副反應。結果，研究人員開發的ASSLIBs證明了電化學性能得到顯著改善，包括更高的初始放電容量，增強的循環穩定性，改善的平均放電電位以及降低的電壓極化。這項工作提供了一種有效的方法，通過基于硫化物的ASSLIBs中的半導電添加劑來改性導電添加劑，并對未來有關在ASSLIBs中快速充電正極開發的工作具有指導意義。

文獻鏈接：

https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00256

8、Nature Communications：雙金屬層狀共軛MOF協同將二氧化碳電還原為一氧化碳

德國德累斯頓工業大學馮新亮教授設計合成了具有雙金屬中心(ZnO₄/CuN₄)的層狀二維c-MOF(PcCuO₈-Zn)，能夠將CO₂協同電還原為CO。電催化結果表明，與CNTs混合的PcCu-O₈-Zn具有較高的CO₂RR催化活性，對CO的轉化率高達88％，TOF為0.39 s^-1和長期耐用性（> 10 h），優于已報道的基于MOF和Zn的電催化劑。可以通過改變金屬中心和施加的催化電位來合理地調節H₂/CO摩爾比，這對工業應用是有利的。理論計算和XAS和SEIRA分析以及對照實驗表明，CO₂RR發生在ZnO₄單元上，而CuN₄單元則在反應過程中促進了質子和電子的轉移。因此，ZnO₄和CuN₄復合物的組合產生協同效應，這有助于PcCu-O₈-Zn/CNT的高CO₂RR性能。該工作證明了雙金屬二維c-MOFs作為促進CO₂RR的高效電催化劑的能力，這對于導電MOFs的設計及其電催化應用至關重要，也為高性能雙金屬雜原子摻雜碳電催化劑的開發提供了啟示。

文獻鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41467-020-15141-y

9、Nano energy：可用于高性能鋰硫電池的具有強大的硫固定和催化能力的三維排序宏觀微孔金屬有機骨架

加拿大滑鐵盧大學陳忠偉院士和華南師范大學王新教授，河北工業大學張永光教授等人提出了一種通過自模板協調復制方法合成3DOM ZIF-8的簡單策略，該方法可用作改進的Li-S電池的多功能硫基質材料。所獲得的3DOM ZIF-8很好地延續了3D有序的大孔結構，該結構由大量且均勻分散的ZIF-8納米亞基構成。大孔和微孔的這種有序且協同的整合不僅促進了電解質的滲透和電荷/質量的運輸，而且還為3DOM ZIF-8和LiPS之間的化學相互作用提供了高表面積和豐富的活性位點。結果，已開發的3DOM ZIF-8大大增強了硫的固定化并加快了硫的轉化動力學，從而促進了快速穩定的硫電化學。這些結果證明了該策略在促進Li-S電池實際應用方面的巨大前景。

文獻鏈接：?

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104685

10、AM: 用于高效OER反應的雙殼鎳鐵雙氫氧化物納米籠的設計形成

新加坡南洋理工大學樓雄文教授和河南師范大學高書燕教授提出一種簡便的一鍋式自模板化策略，以合成由超薄納米片組裝的Ni-Fe LDH雙殼納米籠（DSNC）。從MIL-88A的紡錘狀顆粒開始，通過在混合溶液中同時進行蝕刻和共沉淀反應，獲得了具有分層特征的雙殼Ni-Fe LDH納米籠。通過調節溶劑組分之間的體積比，可以進一步調整殼數。受益于這些分層空心的獨特結構，Ni-Fe LDH雙殼納米籠表明在堿性電解質中對OER的電催化活性顯著增強。

文獻鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201906432

本文由eric供稿。