1. Nature Commun.：喷墨印刷高效稳定的量子点发光二极管

喷墨打印过程中设备的低效率和快速下降阻碍了量子点发光二极管在下一代显示器上的应用。量子点表面上的阴离子和阳离子配位不足引起的陷阱态可以通过配体钝化解决，然而无法在喷墨打印过程应用。TCL集团工业研究院Xiaolin Yan，Lei Qian和Chaoyu Xiang等人报道了一种高效的钝化策略。

本文要点：

1）通过采用量子点的双离子钝化的策略，首次报道了外部量子效率超过16％，半衰期超过1,721,000小时的喷墨印刷量子点发光二极管。

2）配体的液相交换满足了可能大规模生产的喷墨印刷工艺的要求。喷墨打印的量子点发光二极管的性能真正为工业打开了量子点发光二极管应用的大门。

LeiZhu et al. Xiang, C., Wu, L., Lu, Z. et al. High efficiency and stability ofink-jet printed quantum dot light emitting diodes. Nat. Commun. 11, 1646(2020).

https://doi.org/10.1038/s41467-020-15481-9

2. JACS：具有高电化学稳定性的新型离子导电氟化醚电解质

对于诸如便携式电子设备和运输之类的应用，非常需要增加电池能量密度。然而，虽然大多数电解质具有高离子电导率但其电化学稳定性比较差，使得许多下一代电池在电解质选择时，受到限制。例如，基于醚的电解质具有高离子电导率，但在4 V以上时氧化不稳定，这导致具有较高能量密度的高压正极材料的限制使用。相反，氢氟醚（HFE）虽然具有高氧化稳定性，但不溶解锂盐，离子电导率较差。近日，斯坦福大学崔屹，鲍哲南等人设计了一种将醚的高离子电导率与氟化化合物的高氧化稳定性结合成单一新型氟化醚化合物的新策略。

文章要点：

1）研究人员采用共价方法，将氟化核心与醚“端基”共价结合。氟化核可导致较高的氧化稳定性，并以高的电荷截断率支持富Ni的正极，如LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂（NMC 811），而醚基则使化合物充满了高盐溶解度和离子性电导率。采用这种方式，研究人员设计完成了多种具有离子导电的新型氟化醚化合物。这些化合物在30°C下的离子电导率高达2.7x10 ^-4 S/cm，氧化电压高达5.6 V（四甘醇二甲醚为4 V）。

2）研究发现，LiFSA酰亚胺盐在典型浓度为1 M的这些氟化醚存在下不会腐蚀铝，该氟化电解质具有类似于商业碳酸盐电解质的氧化稳定性，同时能够实现有效的锂金属循环。

3）研究人员将四甘醇二甲醚与广泛使用的氢氟醚进行简单混合发现，混合物仍具有较低的氧化稳定性。因此，将醚和氟化链段共价结合的方法可实现高离子电导率和高氧化稳定性。

4）研究人员通过NMR和MD模拟，探索了这种氟化醚结构-性质之间的关系，研究发现，随着醚段的增加和氟段的缩短，氟化醚中的离子电导率会增加。因此，高离子转移数是由于阴离子与氟化链段之间的特定相互作用。

5）研究人员使用NMC 811作为正极制造了负载为4 mg/cm²的电池，使用这些氟化醚可以将电池循环100次以上，并且电流速率高达C/5。

简而言之，该研究表明，具有高离子电导率和高电化学稳定性的新分子设计是合理设计下一代电池的新策略。

Amanchukwu,Chibueze, et al, A new class of ionically conducting fluorinated etherelectrolytes with high electrochemical stability, J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI：10.1021/jacs.9b11056

https://doi.org/10.1021/jacs.9b11056

3. JACS: 生物催化剂用于级联反应驱动的光动力疗法

活细胞中的生物催化反应涉及空间受限的微环境中的复杂转化。受生物转化过程的启发，美国国立卫生研究院陈小元、浙江大学黄品同和中国药科大学Wenpei Fan等人通过将人工酶（超小的Au纳米颗粒）与上转换纳米颗粒（NaYF₄@NaYb_0.92F₄：Er_0.08@NaYF₄）锆/铁卟啉金属-有机骨架核-壳纳米颗粒（UMOFNPs）整合在一起作为生物催化剂和纳米反应器，证明了荷瘤小鼠中有效的生物催化级联驱动的光动力学疗法。

本文要点：

1）核-壳UMOF NPs的构建是通过使用独特的“溶剂辅助自组装”方法实现的。超小型AuNPs在UMOFs基质上的整合导致葡萄糖耗竭，通过葡萄糖氧化酶样催化活性提供Au介导的癌症治疗。

2）同时，UMOF基质通过辐照后过氧化氢分解而持续供氧，从而作为近红外（NIR）光光子激活的单线态氧发生器。这类生物催化剂为生物医学、催化和能源应用提供了令人兴奋的机会。

LiangcanHe, et al. Solvent-Assisted Self-Assembly of a Metal–Organic Framework Based Biocatalyst for Cascade Reaction DrivenPhotodynamic Therapy. Journal of the American Chemical Society 2020.

DOI:10.1021/jacs.0c02497

https://doi.org/10.1021/jacs.0c02497

4. JACS: Ce基MOL用于光催化析氢反应

铈基材料，例如二氧化铈，越来越多地用于催化反应中。近日，芝加哥大学林文斌等报道了第一个Ce基金属有机层（MOL）的合成，并将其用于光催化产氢。

本文要点：

1）作者通过溶剂热方法合成了第一个Ce基MOL Ce₆-BTB，它由Ce₆二级构筑单元(SBUs)和1,3,5-benzenetribenzoate (BTB)连接基构成。作者进一步通过后合成法在Ce₆-BTB上修饰光敏性[(MBA)Ir(ppy)₂]Cl或[(MBA)Ru(bpy)₂]Cl₂（MBA = 2-(5'-methyl-[2,2'-bipyridin]-5-yl)acetate，ppy = 2-苯基吡啶，bpy = 2,2'-联吡啶），分别得到Ce₆-BTB-Ir或Ce₆-BTB-RuMOLs。

2）MOLs中互相接近的光敏配体和Ce₆ SBUs促进了电子转移，实现了可见光下驱动的析氢反应（HER），Ce₆-BTB-Ir和Ce₆-BTB-Ru的TON分别为1357和484。

3）光物理和电化学研究揭示了一种新颖的双光子激发途径：MOLs中激发的光敏剂被还原淬灭，然后将电子转移到Ce₆ SBUs上生成CeIII中心，CeIII进一步被光激发为用于HER的CeIII *物种。

该工作为Ce基MOLs的合成开辟了道路，为MOLs的功能化及应用于光催化研究提供了借鉴。

YangSong, et al. Cerium-based Metal-Organic Layers Catalyze Hydrogen EvolutionReaction through Dual Photoexcitation. J. Am. Chem. Soc. 2020,

DOI: 10.1021/jacs.0c00679

https://doi.org/10.1021/jacs.0c00679

5. JACS：超微一氧化钛纳米棒提高声动力治疗效果。

超声（US）触发的声动力学疗法（SDT）能够对较大的体内肿瘤进行无创治疗，引起了广泛的关注。为了改善对SDT的治疗反应，需要更有效和稳定的声敏剂。近日，苏州大学程亮教授和刘庄教授课题组制备了具有极大改善声敏性和类Fenton催化活性的超微一氧化钛纳米棒（TiO_1+xNR），并应用于提高声动力疗法的治疗效果。

本文要点：

1） 研究人员成功制备了具有超微棒状结构的TiO_1+x 纳米粒，并用聚乙二醇（PEG）进行修饰。与传统的TiO₂纳米粒声敏剂相比，这种PEG-TiO_1+x 纳米棒具有缺氧结构，从而更加有效地产生超声诱导的活性氧（ROS），因此它可以作为电荷陷阱，限制了超声触发的电子-空穴对的重组。

2）这种PEG-TiO _{1 + x} 纳米棒还表现出类似辣根过氧化物酶的纳米酶活性，并且可以从肿瘤的内源H₂O₂中产生羟基自由基（•OH），从而实现化学动力治疗（CDT）。

3）这种PEG-TiO_1+x 纳米棒在静脉注射后能有效地被动保留在肿瘤中，因此在超声治疗中可以用作声敏剂和化学动力治疗剂，可以高效消除肿瘤。小鼠模型实验结果显示，在治疗小鼠体内没有发现明显的长期毒性。

综上，这项研究工作成功制备了一种新型的基于钛的纳米结构，具有良好的肿瘤声动力治疗效果。

XianwenWang et al. Ultrafine Titanium Monoxide (TiO_1+x) Nanorods forEnhanced Sonodynamic Therapy. J. Am. Chem. Soc. 2020.

https://doi.org/10.1021/jacs.9b10228

6. JACS：富锂硫化铁正极中的多电子，阳离子和阴离子氧化还原研究

常规的锂离子正极是通过与金属阳离子氧化还原偶联锂的可逆插入来存储电荷。怎样能够在每个过渡金属活性中心储存多个锂离子，从而获得更高电荷存储容量是人们关注的焦点。对此，近日美国加州理工学院Kimberly A. See等人证明：富含锂的层状硫化铁Li₂FeS₂以及一种新的结构类似物LiNaFeS₂，每个活性位点能可逆地存储≥1.5个电子，并具备长的循环寿命。对此类具有可逆的阴离子氧化还原的共价金属与硫属元素化物新材料的进一步探索将使开发容量更大的下一代锂离子电池成为可能。

本文要点：

1） Li₂FeS₂和LiNaFeS是通过阳离子和阴离子氧化还原可逆存储1.5摩尔电子的同构材料，因为从光谱角度看，两种材料的氧化机理是相同的。

2） 在充电曲线的第一个区域中，Fe²⁺正被氧化，导致S K边缘前边缘强度的增加和Fe-S键的缩短，EXAFS可以观察到Fe-S键的共价性增加。

3） 过渡金属氧化仅占氧化曲线的一部分（0.5摩尔电子）。另外1摩尔电子归因于硫化物正离子态的氧化。

4） 在结构上，与Li₂FeS₂相比，LiNaFeS₂在氧化时会发生更大的晶格收缩，这可能随时间造成显著的晶格应变，从而限制了容量保持率。

CharlesJ. Hansen, et al. Multielectron, Cation and Anion Redox in Lithium-Rich IronSulfide Cathodes, J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI:10.1021/jacs.0c00909

https://doi.org/10.1021/jacs.0c00909

7. JACS：电还原-光激发两步作用得到高还原电势催化有机合成

因为反应具有非常高的活性，经由单电子（SET）过程的有机催化转化反应得到了快速发展。康奈尔大学的林松、Tristan H.Lambert等通过光和电协同作用，实现了生成具有超高还原电势的自由基物种（-3.2 V vs SCE），这种自由基能够有效的还原具有较高还原电势的各种底物（-1.9~-2.9 V）。作者发现在卤代苯反应经由这种策略得到的芳基自由基在多种合成过程中有反应活性，比如芳基硼酸酯、芳基锡烷、联芳基产物等。

本文要点：

1）作者通过将双氰基蒽（DCA）在阴极还原形成了还原性较弱的中间体DCA^•−，随后经过光激发策略实现将中间体进一步激发，生成了具有超高还原性的中间体(DCA^•−)*。(DCA^•−)*的还原电势高达-3.2 V，并且寿命为13.5 ns，能够有效的对一些反应物进行还原反应。通过UVVIS对DCA和电还原得到的DCA^•−进行表征。

2）使用对氯苯乙酸乙酯（还原电位：-2.9 V）作为底物，探索了DCA的光电作用实现硼基化反应的情况。优化了反应参数，发现该反应能在蓝光（15 W LED）和Zn(+)/C(-)电极的3.2 V电池中反应，得到硼基化产物。反应中加入5 mol %的DCA，20 mol %吡啶，2倍量的B₂Pin₂，0.15 M TBAPF₆电解质，0.1 M MeCN，实现了90 %的收率。对底物进行了拓展，对缺电子的芳基有较高的收率，对富电子的芳基有较低的收率。Br取代的反应物比Cl取代的反应物有更高的收率。对氯代芳基原料的锡化反应进行探索。使用六甲基二锡作为锡化试剂，实现了34 %~91 %的收率。通过循环伏安方法测试了DCA/ DCA^•−氧化还原性质，对该反应的机理给出了可能的机理。

Hyunwoo Kim, et al. Reductive Electrophotocatalysis: MergingElectricity and Light To Achieve Extreme Reduction Potentials. J. Am. Chem. Soc. 2020,142, 5, 2087-2092.

DOI：10.1021/jacs.9b10678

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b10678

8. JACS: 取代型过渡金属层状氧化物电极材料的本征动力学限制

Li_xNi_yCo_zMn_1-y-zO₂和Li_xNi_yCo_zAl1-y-zO₂等取代型含锂过渡金属氧化物正极材料(LTMO)相比传统的LiCoO₂正极来说首周库伦效率通常较低（前者为90%-87%而后者约98%）。近日，美国阿贡国家实验室的Karena W. Chapman等对该现象进行了细致研究并发现其“罪魁祸首”是锂离子迁移率下降带来的动力学限制。

本文要点：

1) 研究人员利用原位同步辐射X射线衍射和核磁共振光谱等手段对Li_xNi_0.8Co_0.15Al_0.05O₂这一模型材料进行了研究。结果表明首周的不可逆容量损失来自于当x＞0.88时锂迁移率受限的动力学效应。不过在后续的充放电循环中如果能够保持电位恒定则几乎能够完全恢复可逆容量。

2) 研究人员发现这种动力学因素造成的容量损失和其他过渡金属层状氧化物中的容量损失不同。该过程与充放电的电压截止区间尤其是脱锂时电压截止区间没有太多关系，而且是一个可逆的过程。这种动力学局限不仅表现为放电过程中的动力学容量损失，而且会在充电早期出现精细的双峰组分分布，并且在x＞0.88时充放电的电压极化会显著增加。

3) 研究人员利用⁷Li核磁共振光谱证实了这种动力学局限体现了Li⁺在x＞0.86时其迁移受到限制。他们对多种不同取代的过渡金属层状氧化物正极材料的电化学行为进行了分析，结果表明当过渡金属取代含量超过5%时即可诱导这种动力学限制效应的发生而且这种取代不仅仅局限于Ni的取代。

4) 作者最终总结：对于NCA正极和普通LTMO正极来说，除了减少Li空位的含量和降低含Li层的尺寸收缩以外，本征的充放电机制（两相行为or固溶体行为）和电荷的局域化都会导致额外的动力学能垒的增加。

AntoninGrenier et al, Intrinsic Kinetic Limitations in Substituted Lithium-LayeredTransition-Metal Oxide Electrodes, JACS, 2020

DOI: 10.1021/jacs.9b13551

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b13551

9. JACS：近红外荧光大分子用于癌症免疫疗法中的实时成像和尿液分析

癌症免疫疗法是一类通过激活宿主固有的免疫系统来检测并消灭局部和转移性肿瘤的方法。为了评估免疫反应，当前的标准方法包括测量血液循环中的淋巴细胞和相关细胞因子，以及对包括肿瘤、脾脏和淋巴结在内的主要组织进行活检或对手术切除标本进行组织学分析。然而这些方法是侵入性的，且在治疗过程中通常需要多个样本。分子成像则提供了一种检测生物体内标志物的非侵入性方式。免疫激活的实时成像对于癌症免疫治疗和药物发现至关重要。然而，大多数现有的显像剂的信号是“始终打开”的，因此对免疫反应响应性较差。

鉴于此，新加坡南洋理工大学Kanyi  Pu课题组最近合成了一种肾脏可清除的近红外（NIR）荧光大分子，可以特异性检测免疫激活相关的生物标志物（颗粒酶B），用于实时评估癌症免疫疗法。

本文要点：

1）这些分子（CyGbP_F 和 CyGbP_P）由与亲水性聚乙二醇（PEG）钝化链连接的肽笼状NIR半菁染料（CyOH）组成，可以检测到与免疫激活相关的生物标志物（颗粒酶B），用于实时体内评估癌症免疫疗法。在颗粒酶B存在的情况下，CyGbP_F 和 CyGbP_P特异性地将其在707 nm处的NIRF信号打开至20倍以上，可以有效地将活化的免疫细胞（CTL）与其他细胞区分开。

2）小鼠体内实验结果表明，如此高的信号特异性及其被动的肿瘤靶向能力使CyGbP_F 和 CyGbP_P能够在活体小鼠肿瘤中检测到颗粒酶B。这种经过颗粒酶B诱导后产生的体内信号与肿瘤组织中检测到的细胞毒性T淋巴细胞（CD8 ⁺）和T辅助细胞（CD4 ⁺）的细胞群具有良好的相关性。

3）CyGbP_F 和 CyGbP_P具有理想的肾脏清除效率（注射后24 h剩余为原注射剂量的60％），因此能够对活体动物中与免疫激活相关的生物标志物进行实时成像和光学尿液分析。

综上，该项研究提出了一种分子光学成像方法，用于对动物体内的癌症免疫治疗功效进行非侵入性评估，为分子光学成像探针在免疫治疗剂开发方面的应用铺平了道路。

图 | CyGbP_F 和 CyGbP_P的设计与合成。

Shasha He et al. Near-Infrared Fluorescent MacromolecularReporters for Real-Time Imaging and Urinalysis of Cancer Immunotherapy. J. Am. Chem.Soc. 2020.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c00659

10. cell reports physical science：聚电解质功能化MOFs—耐有机溶剂分离膜的高效推进器！

有机溶剂分离膜是有机溶剂回收系统中的关键组件，其渗透通量与选择性之间的相互制约（Trade-Off）对膜分离过程至关重要。近年来，许多研究都致力于打破这两者之间的相互制约，促进分离膜的广泛应用。然而这些膜普遍存在难以实现极性和非极性溶剂均能快速渗透。MOFs的引入提供了潜在的解决方案，但是MOFs大小，团聚倾向和相容性都会对膜的最终性能造成影响。因此迫切需要设计一种适宜的MOFs并引入到膜中提高膜的亲和性，实现膜的双亲性快速渗透分离。

近日，哈尔滨工业大学教授、英国皇家化学会会士、城市水资源与水环境国家重点实验室成员邵路团队与哈尔滨工业大学（威海）中欧膜技术研究院副院长、海洋科学学院教授张瑛洁团队针对MOFs存在的问题，设计了在UiO-66（本征孔径与膜孔径相似）上接枝聚电解质—聚甲基丙烯酸钠（SPA）来促进UiO-66-SPA在聚吡咯共轭复合膜（CCMs）上的分散性及亲和性。含有-COO^-和-COOH基团的UiO-66-SPA能够促进膜对于溶剂的亲和性特别是极性溶剂。

本文要点：

1）作者同时进行了三组对照试验，即对对照组CCMs、加入UiO-66和UiO-66-SPA的共轭纳米多孔膜（U-CNMs和SPA-CNMs）进行了表面性质的研究。结果表明，加入MOFs后膜对于极性和非极性溶剂的亲和性相对于对照组有了大幅度提高，特别是引入UiO-66-SPA纳米粒子。此外，UiO-66-SPA中的SPA与聚吡咯相互缠绕提高了膜的稳定性，固定更多的UiO-66-SPA，促进膜快速分离。

2）文中还探究了膜的渗透和分离性能并且揭示了渗透性能提高的机制。结果表明，该膜可以应用于极性和非极性溶剂的回收，并且均具有较高的渗透和分离性能。此外，也证明了膜渗透性能提高的原因主要是因为UiO-66-SPA的引入增强了膜与溶剂的亲和性。

图1. UiO-66-SPA的引入对膜结构的影响示意图。

图2. 膜表面性质的测试。

图3. 膜分离性能和机制探究。

该文章通讯作者为邵路教授，张瑛洁教授及青年教师程喜全，共同第一作者为硕士生黄军辉和青年教师程喜全。

Jun HuiHuang, et al. PolyelectrolyteGrafted Metal-organic Frameworks Enable Conjugated Membranes for UltrafastMolecular Separations, cell reports physical science 2020,

DOI: 10.1016/j.xcrp.2020.100034

https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(20)30024-2