梳理:大牛杨培东、崔屹、王中林、夏幼南、戴宏杰、段镶锋、孙学良、冯新亮、陈忠伟、楼雄文等科研进展

1、Nature Catalysis: 光半导体/生物复合体系协同光催化合成

美国加州大学伯克利分校的杨培东教授等人从三个方面阐述了光半导体/生物复合体系的进展：（i）生物催化剂在光电化学装置中的整合;（ii）光捕获纳米粒子对光敏细胞微生物以及对电荷转移机制的理解，（iii ），最后采用细胞保护策略来增强全细胞光敏性。最后，说明了该领域需要改进的地方，并讨论了解决这些问题的潜在方法挑战。研究人员说明了生物协同催化方法如何建立有效和稳定的日光液体燃料生产方法。总之，生物学和纳米材料的结合已显示出完成人工光合作用的潜力。所示的光半导体/生物复合体系发挥了每种成分的优势：整个生物体的复制，自我修复和特异性以及半导体纳米材料的太阳能捕获。

文献链接：

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

2、ACS Energy Letters：用冷冻扫描电子显微镜研究电池固体电解质中间相中氟化物种的纳米和介观非均质性

美国斯坦福大学崔屹教授等人使用cryo-(S)TEM，研究了Li金属的SEI中SEI物相(如LiF和Li₂O)的空间分布。尽管通过XPS测量了氟化电解质体系的SEI中的LiF含量，但发现与负极材料相接的SEI不含LiF，这是通过cryo-HRTEM结合cryo-STEM EELS证实的。LiF可以作为间接SEI沉积在任何导电表面（包括集电器）上，并且稀疏沉积在Li金属上。由于LiF在电解质中的适度溶解性，LiF沉淀为直径大于100 nm的大纳米颗粒。集电器上LiF沉积物的存在可能在一定程度上有助于Li镀层的均匀性。氟化添加剂（例如FEC）的作用可能是由于它们在负极迅速脱氟并随后发生聚合反应，而不是仅由LiF的产生引起的。这些发现为跨尺度的SEI结构提供了新的视角。

文献链接：

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

3、ACS Nano：用于生物能量收集的直流电织物摩擦电纳米发电机

中国科学院北京纳米能源与系统研究所/美国佐治亚理工学院的王中林院士和东华大学杜赵群教授等人设计了一种具有最普通的平纹结构的直流织物摩擦电纳米发生器（DC F-TENG），以巧妙地利用衣服的有害和烦人的静电击穿现象来收集生物运动能量。通过实验测试和理论分析，编织了十六种织物，以系统地研究结构参数和测试条件对基于DC织物的TENG输出性能的影响。此外，由于特殊的工作机制，DC F-TENG通过收集人体运动能量并将其直接存储在结构SC中而无需任何整流桥或二极管，从而显示出有效的能量转换。在这种自充电电源系统中，只有在人体运动能量收集不到1.5分钟后，湿热计或计算器才能正常工作。考虑到这种出色的性能，具有低成本和高效率DC F-TENG，在未来具有轻巧，灵活，可穿戴和舒适的能量收集设备上显示出巨大潜力。

文献链接：

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

4、Nat. Rev. Mater.：钌纳米晶的晶相和表面结构工程

美国佐治亚理工学院夏幼南教授等人合作以Ru为例，重点介绍了控制金属纳米晶体的晶体相和表面结构方面的进展。除常规的hcp相外，还成功合成了fcc，4H和4H/fcc混合相的Ru纳米晶体。伴随着新晶相的产生，还实现了具有不同表面结构变化的各种纳米结构。研究人员还讨论了主要影响Ru原子结晶的因素，并从晶相和表面结构两方面研究了Ru纳米晶体的热稳定性。当用作催化剂时，已发现Ru纳米晶体的性能与晶相、小平面类型和孪晶结构密切相关。更重要的是，具有非常规晶相和良好控制的刻面的Ru纳米晶体表现出对各种催化反应的增强性能，为实现这种贵金属的可持续性应用开辟了新途径。

文献链接：

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

5、ACS Nano：层状3D构架的Ag纳米线包覆NiMn层状双氢氧化物作为一种高效的双功能氧电催化剂

美国斯坦福大学戴宏杰教授和台湾滚球体育 大学Bing-Joe Hwang，Wei-Nien Su，Meng-Che Tsai等人开发出具有层状3D结构的Ag NW @ NiMn-LDH作为一种高效的双功能氧电催化剂，其核心是由高导电性的银纳米线组成，并以分层的NiMn-LDHs为壳进行装饰。层状3D架构的Ag NW @ NiMn-LDH的OER和ORR活性都可以通过更改LDH外壳进行修改。LDHs和Ag NWs的分层3D孔结构，LDHs壳的分层以及提高的电导率之间的强耦合效应，协同增强了Ag NW @ NiMn-LDH的ORR/OER活性。因此，导电的Ag NW核与层状3D结构的Ag NW @ NiMn-LDHs的LDHs壳之间的协同作用提高了双功能ORR/OER活性和耐久性。因此，该策略被证明可有效地构建合成高效，持久的多相催化剂。

文献链接：

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

6、Chem：二茂铁分子垂直隧道结中电荷传输的氧化还原控制

美国加州大学洛杉矶分校的段镶锋教授和英国兰开斯特大学的Colin J. Lambert等人证明了Au/Fc-SAM/SLG结中跨平面电荷传输的氧化还原控制。具体来说，氧化剂/还原剂或电化学势会诱导石墨烯下的Fc基团发生氧化还原反应，并改变顶层石墨烯与Fc-SAM之间的间距。在这些氧化还原反应期间，电荷穿过石墨烯层。在大多数情况下，由于石墨烯的电子透明性和离子不渗透性，在氧化状态下，抗衡阴离子在石墨烯层的顶表面上保持分离，并平衡了石墨烯下方的氧化Fc阳离子。因此，垂直的Au/SAM/石墨烯结可用于探索在石墨烯异质界面上的化学和电化学反应，这些反应对石墨烯膜独特的选择性渗透特性敏感。此外，利用石墨烯的选择性渗透性电荷和离子，可以通过外部刺激有效地调整SAM的状态，该工作为实现分子电子设备（例如化学/生物传感器，电化学检测器，光电设备和逻辑设备）的新功能迈出了重要的一步。

文献链接：

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

7、ACS Energy Letters：消除导电剂在基于硫化物的固态电池中的不利影响

加拿大西安大略大学孙学良院士等人开发了一种通过在正极复合材料中构建可控制的聚合物PEDOT薄膜作为半导体添加剂来显著改善基于硫化物的ASSLIBs的电化学性能的策略。这种界面工程方法突破了基于硫化物的ASSLIBs中使用的导电剂的局限性。 PEDOT改性不仅有效地减轻了正极中碳添加剂引起的硫化物SSE的分解，而且还显著抑制了充电/放电过程中正极材料与硫化物SSE之间的副反应。结果，研究人员开发的ASSLIBs证明了电化学性能得到显着改善，包括更高的初始放电容量，增强的循环稳定性，改善的平均放电电位以及降低的电压极化。这项工作提供了一种有效的方法，通过基于硫化物的ASSLIBs中的半导电添加剂来改性导电添加剂，并对未来有关在ASSLIBs中快速充电正极开发的工作具有指导意义。

文献链接：

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

8、Nature Communications：双金属层状共轭MOF协同将二氧化碳电还原为一氧化碳

德国德累斯顿工业大学冯新亮教授设计合成了具有双金属中心(ZnO₄/CuN₄)的层状二维c-MOF(PcCuO₈-Zn)，能够将CO₂协同电还原为CO。电催化结果表明，与CNTs混合的PcCu-O₈-Zn具有较高的CO₂RR催化活性，对CO的转化率高达88％，TOF为0.39 s^-1和长期耐用性（> 10 h），优于已报道的基于MOF和Zn的电催化剂。可以通过改变金属中心和施加的催化电位来合理地调节H₂/CO摩尔比，这对工业应用是有利的。理论计算和XAS和SEIRA分析以及对照实验表明，CO₂RR发生在ZnO₄单元上，而CuN₄单元则在反应过程中促进了质子和电子的转移。因此，ZnO₄和CuN₄复合物的组合产生协同效应，这有助于PcCu-O₈-Zn/CNT的高CO₂RR性能。该工作证明了双金属二维c-MOFs作为促进CO₂RR的高效电催化剂的能力，这对于导电MOFs的设计及其电催化应用至关重要，也为高性能双金属杂原子掺杂碳电催化剂的开发提供了启示。

文献链接：

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

9、Nano energy：可用于高性能锂硫电池的具有强大的硫固定和催化能力的三维排序宏观微孔金属有机骨架

加拿大滑铁卢大学陈忠伟院士和华南师范大学王新教授，河北工业大学张永光教授等人提出了一种通过自模板协调复制方法合成3DOM ZIF-8的简单策略，该方法可用作改进的Li-S电池的多功能硫基质材料。所获得的3DOM ZIF-8很好地延续了3D有序的大孔结构，该结构由大量且均匀分散的ZIF-8纳米亚基构成。大孔和微孔的这种有序且协同的整合不仅促进了电解质的渗透和电荷/质量的运输，而且还为3DOM ZIF-8和LiPS之间的化学相互作用提供了高表面积和丰富的活性位点。结果，已开发的3DOM ZIF-8大大增强了硫的固定化并加快了硫的转化动力学，从而促进了快速稳定的硫电化学。这些结果证明了该策略在促进Li-S电池实际应用方面的巨大前景。

文献链接：

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

10、AM: 用于高效OER反应的双壳镍铁双氢氧化物纳米笼的设计形成

新加坡南洋理工大学楼雄文教授和河南师范大学高书燕教授提出一种简便的一锅式自模板化策略，以合成由超薄纳米片组装的Ni-Fe LDH双壳纳米笼（DSNC）。从MIL-88A的纺锤状颗粒开始，通过在混合溶液中同时进行蚀刻和共沉淀反应，获得了具有分层特征的双壳Ni-Fe LDH纳米笼。通过调节溶剂组分之间的体积比，可以进一步调整壳数。受益于这些分层空心的独特结构，Ni-Fe LDH双壳纳米笼表明在碱性电解质中对OER的电催化活性显著增强。

文献链接：

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

本文由eric供稿。