1. Chem. Rev.综述：石榴石型固态电解质：材料、界面和电池
固态电解质(SSEs)作为固态电池中最关键的组成部分，在很大程度上引领着未来电池的发展。在不同类型的固态电解质中，石榴石型Li7La3Zr2O12(LLZO)固态电解质具有特别高的离子电导率(10−3~10−4 S/cm)，对锂金属具有良好的化学稳定性，为固态锂金属电池的发展提供了巨大的机遇。有鉴于此，卡尔加里大学Thangadurai与马里兰大学胡良兵等人综述了近年来石榴石型LLZO电解质的研究进展，同时讨论了实验研究和理论结果，LLZO电解质的合成策略和改性，石榴石固体电解质/电极的稳定性，新兴的纳米结构设计，降解机制，以及电池的结构和集成。
本文要点：
1）研究人员首先介绍了石榴石型氧化物材料中的锂离子传导机理以及化学成分与结构的关系，并讨论了混合电子/离子导体的概念和设计，以及石榴石型电解质的力学性能。
2）其次，展示了石榴石型固体电解质的化学和电化学稳定性，主要关注了不同类型的负极和正极材料以及液体电解质(包括有机电解质和水系电解质)的稳定性。还讨论了石榴石型固体电解质界面挑战的起源和计算研究，并展示了解决界面挑战的策略和相应的表征技术。
3）而后，讨论了最近出现的纳米结构固体电解质的设计原理、合成方法和离子传输机制。最后，展示了石榴石型固体电解质在全电池中的作用，讨论了锂离子电池和锂离子电池的衰减和失效机理，并进行了分析，提出了Li–S和Li–O2电池的固态设计概念。
ChengweiWang, et al. Garnet-Type Solid-State Electrolytes: Materials, Interfaces, andBatteries. Chem. Rev. 2020.
DOI:10.1021/acs.chemrev.9b00427.
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00427
2. Chem. Soc. Rev.：基于主-客体相互作用的超分子前药
经典的前药策略往往依赖于对活性药物的共价修饰，以实现比母体药物更优越的药代动力学特性。超分子化学是一种开发前药的新方法，它是通过创建宿主-客体复合物的方法以对药物进行修饰，从而实现以可控的方式刺激诱导活性物质的释放，这些复合物也被称为超分子前药。德克萨斯大学奥斯汀分校Jonathan L. Sessler和南开大学郭东升教授概述了超分子药物的概念，并详细介绍了这一领域的研究进展。
本文要点：
1）作者首先介绍了超分子前药的诸多优点，包括易于制备、对生物刺激的敏感响应、无痕释放和对可适应于不同药物等。
2）同时，作者也详细说明了这一方法的局限性和未来的发展前景。
Wen-ChaoGeng. et al. Supramolecular prodrugs based on host–guest Interactions. Chemical SocietyReviews. 2020
DOI:10.1039/c9cs00622b
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/cs/c9cs00622b#!divAbstract
3. Nature Commun.：金属氯化钙钛矿薄膜基界面层用于保护锂金属免受液体电解质的侵蚀
在锂金属负极上制造坚固的界面层以使其与液体电解质隔离对于抑制锂金属电池的快速降解至关重要。研究表明，除了具有独特的光电特性外，金属卤化物钙钛矿的骨架特征还可以实现Li 离子的嵌入，这表明其具有快速的Li +离子传输材料的潜力。另外，作为电子绝缘层，金属卤化物钙钛矿可以通过使用氯离子作为卤化物源来增大其带隙。钙钛矿金属氯化物的这些特征使其成为具有高Li 离子传输能力的有效的界面材料，可将Li金属负极与液体电解质隔离。
有鉴于此，中科大张国桢副研究员，姚宏斌教授，高德科创有限公司Huan-Xin Ju报道了一种固态转移工艺，将溶液处理的金属氯化钙钛矿薄膜作为新型界面层施加到Li金属负极上。
文章要点：
1）通过相分析和密度泛函理论计算，钙钛矿层可以在0.45 eV的低能垒下实现快速的锂离子穿梭而不会崩溃。同时，赋予均匀的离子通量，并且与液体电解质具有出色的隔离性。
2）在5 mA cm-2的高电流密度下，具有高面积容量（30 mAhcm-2）的Li超致密沉积。同时，在金属氯化钙钛矿的保护下，Li金属负极在超过800 h的1 mAcm-2的电流密度下表现出稳定的Li剥离/电镀电压曲线（<40 mV）。
3）使用稀薄的电解质（20μlmA h-1）和薄的锂金属箔（50 μm）组成的面容量为2.8 mAhcm-2的LiCoO2-Li电池，在0.5 C下，可以进行100多次的循环。
Yin,Y., Wang, Q., Yang, J. et al. Metal chloride perovskite thin film basedinterfacial layer for shielding lithium metal from liquid electrolyte. NatCommun 11, 1761 (2020).
DOI：10.1038/s41467-020-15643-9
https://doi.org/10.1038/s41467-020-15643-9
4. Joule：锂金属主负极的弯曲效应
为了使锂金属负极的开发方面取得进一步进展，研究人员希望引起足够的关注，即通常在锂金属负极中观察到的现象：锂沉积过程中优先在整个电极的上表面积累，锂的这种优先积累在电极的顶部产生了比下部更大的体积膨胀，并阻止了锂离子向下扩散到电极的下部。这种不均匀沉积可能导致主体负极材料无法进行循环。迄今为止，在锂金属负极中这种不均匀沉积的来源和解决方案仍然难以捉摸和探索，尤其是在锂金属负极领域。
有鉴于此，斯坦福大学崔屹教授报道了电极弯曲度与循环过程中主锂金属负极的结构演变和电化学可逆性之间存在显著相关性：高电极弯曲度会严重加剧多孔电极内部离子浓度和电化学反应的不均匀梯度，从而导致主体锂金属负极尖端表面上的锂枝晶过度生长，以及离子传输受阻和电化学性能下降等问题。
文章要点：
1）通过可控地二维排列二维rGO层，可以在很大的数值范围内调节GA电极的曲率，而不会影响化学成分或孔隙率。
2）低弯曲度垂直排列的rGO电极即使在高容量和高电流密度循环条件下（醚电解质中为5 mAh cm-2，5 m A cm-2）也没有枝晶，其CE仍高达99.08％。除了在Li-LFP全电池中具有400个稳定循环外，碳酸盐电解质中的贯通电极也具有均匀结构。相比之下，高弯曲度的rGO电极在单个电镀过程后显示出严重的80 mm厚的枝晶尖端过度生长，仅经过24个循环，负极CE迅速从98.6％衰减到90％，即使电极具有相同的化学组成和孔隙率，在200次循环内仍然会快速发生全电池故障，并且逐渐增加电极的弯曲度。
3）仿真结果表明，延长的离子传输路径会导致上表面局部增强电流密度，从而有力支持了实验观察到的弯曲度加剧。因此，可以确认电极弯曲度对负极可逆性和形态具有重大影响。
总而言之，对于弯曲度所依赖的形态和可逆性演变的新见解不仅为锂离子负极的均质离子输送和稳定电极提供了基本理解，而且为将来进行多个电化学反应系统的设计提供了指导性建议。
Chenet al., Tortuosity Effects in Lithium-Metal Host Anodes, Joule (2020)
DOI：10.1016/j.joule.2020.03.008
https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.03.008
5. Angew：金属共价有机框架（MCOFs）：金属有机框架与共价有机框架之间的桥梁
多孔材料的许多复杂化学和物理特性强烈依赖于结构中存在的金属离子。金属有机框架(MOFs)易于实现金属的均匀分布，但其有限的稳定性潜在地限制了它们的实际应用。从这个角度来看，金属共价有机框架(MCOFs)的开发（通过在高度稳定的COF骨架中引入活性金属）可以来解决这些缺点。基于此，上海交通大学崔勇等人综述了MCOFs中的杰出示例，它们解决了从设计、合成、表征到前沿应用等重要问题。
本文要点：
1）MCOFs的合成可分为直接合成法和合成后金属化法，通常，利用金属配位分子或络合物作为构建基体是构建MCOFs的直接方法。这种方法的主要优点是可以利用丰富的金属前前驱体来扩展COFs的功能。但这种方法通常要求在成键过程中具有动态和可逆的特性，这将导致框架中金属间交换的可能性。
2）MCOFs是一种结构上、组成上各不相同的高度稳定多孔材料，因此其具有广泛的应用前景。基体在孔内的空间限制可以诱导主-客体与MCOFs骨架的特异性相互作用，从而促进催化反应的高效进行。由于MCOFs具有出色的化学稳定性，因此还可以潜在地用作分子吸收的固体吸附剂，但是，MCOFs的有效内部空间对其吸收行为至关重要。此外，具有高本征电导率和结构稳定性的2D MCOF还可用作基于ppb级气体检测的化学传感器。
3）基于研究人员对MOFs、COFs和超分子配位笼的长期了解，作者对MCOFs提出了一些改进意见。（1）鉴于目前对MCOFs催化反应的研究兴趣，继续开发金属-共价混合有机框架(MMCOFs)对探索其协同效应具有重要意义；（2）考虑到金属离子在三维框架内空间分离环境设计的进展，进一步开发三维手性MCOFs对映体选择性催化传感和对映体筛选的应用是十分必要的。在应用层面，仍然存在的挑战是制备无缺陷和大面积的二维MCOF纳米片。此外，化学反应和膜基分离在同一MCOFs装置中的集成将是膜反应器进一步发展的一个有前途的方向。
JinqiaoDong, et al. Metal-covalent organic frameworks (MCOFs): A bridge betweenmetal-organic frameworks and covalent organic frameworks. Angew. Chem. Int.Ed. 2020.
DOI:10.1002/anie.202004796
https://doi.org/10.1002/anie.202004796
6. Angew: NHC-Ir光催化乙二醇和甲醇交叉偶联反应
复旦大学徐昕、涂涛报道了一种通过乙二醇和甲醇的高选择性反应合成乳酸（lactic acid，LA）的方法，该方法使用一种新型NHC配体的Ir光催化剂，展现了非常高的反应活性（TOF3660 h-1）。
本文要点：
1）光催化剂合成。1,3-二甲基咪唑鎓碘化物、1,3-二甲基苯并咪唑鎓碘化物和[Ir(COD)Cl2]、KOtBu反应，通过CO配体交换，将COD配体转变为CO配体，以高产率（~90 %）获得对应的1个NHC配体修饰的NHC-Ir(I)催化剂。通过[Ir(COD)Cl2]、NaH反应得到双NHC配体修饰的NHC-Ir(I)催化剂。通过Ir(acac)2(CO)2得到3个NHC配体修饰的NHC-Ir(I)催化剂。得到的NHC-Ir催化剂在室温为稳定固体，在甲醇/二氯甲烷溶液相中能稳定存在几天。通过X射线方法对催化剂的晶体结构进行表征。
2）催化反应测试。使用3个NHC修饰的Ir催化剂在140 ℃中进行反应，反应使用Ba(OH)2作为碱，有最好的催化活性。分别对单个、2个NHC修饰的Ir催化剂的活性比较，发现单个NHC的催化活性最低，2个NHC的Ir催化活性比单个NHC的Ir催化活性高，3个NHC的Ir催化剂活性最高。
3）催化反应机理。通过密度泛函理论对催化反应过程进行模拟，通过高分辨质谱获得了催化剂中间体。催化反应中，催化剂活化乙二醇和甲醇上的OH进行氧化反应生成羟基乙醛和甲醛，Ir(I)转变为Ir(III)，生成H2。并且生成的H2加成到Ir(III)上，还原为Ir(I)。氧化后生成的羟基乙醛和甲醛在Ba(OH)2的作用发生偶联反应，生成乳酸。
Jiajie Wu, et al. Iridium‐Catalyzed Selective Cross‐Coupling ofEthylene Glycol and Methanol to Lactic Acid. Angew. Chem. Int. Ed. 2020,
DOI: 10.1002/anie.202002403
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202002403
7. AM: 二维二氧化硅笼状超结构的合成
尽管自1990年代初以来人们对介孔二氧化硅进行了广泛的研究，但二维（2D）二氧化硅纳米结构的合成仍然具有挑战性。近日，康奈尔大学Ulrich Wiesner等报道了迄今为止最薄的介孔二氧化硅薄膜二维超结构笼的合成。
本文要点：
1）作者在两种不混溶溶剂的界面上合成了介孔二氧化硅，在此条件下形成了二氧化硅笼的二维超结构，这是迄今为止合成的最薄的介孔二氧化硅薄膜。
2）研究发现，笼单元之间的方向相关性随由pH控制的层数的增加而增加，而油和混合表面活性剂溶胀则增加了胶束尺寸的分散性，从而使得多层二氧化硅超结构具有复杂的笼形结构。作者实现了宏观尺寸中孔2D超结构薄膜的制备，并可将其彼此堆叠。
该工作报道的策略有望合成通过常规体相合成无法得到的，具有分离或催化特性的介孔二氧化硅异质结构。
TangiAubert, et al. Two‐Dimensional Superstructures of Silica Cages. Adv. Mater.,2020,
DOI: 10.1002/adma.201908362
https://doi.org/10.1002/adma.201908362
8. Nano Energy：自供电可穿戴式压力传感系统用于连续健康监护
具有高灵敏度和高性价比的柔性便携式压力传感器在可穿戴电子、生物医学监测和人工智能等领域有着广泛的应用需求。为了实现移动操作的便携式压力传感器，人们迫切需要超薄、灵活、可持续的电源。有鉴于此，北京航空航天大学的Wei Zhu、Yuan Deng等研究人员，将基于导电弹性体的压力传感器与柔性薄膜热电发电机（tf-TEG）集成，开发了一种自供电可穿戴式压力传感系统。
本文要点：
1）采用激光雕刻技术，通过表面微结构的可控设计，实现了灵敏度可调的压力传感器。
2）为了给压力传感器提供可靠、可再生的电源，柔性tf-TEG采用高导热性的吸热绝缘膜和柔性水凝胶作为散热片，形成了大的温度梯度，实现了大功率的发电。
3）自供电系统的压力灵敏度与tf-TEG的温度梯度无关，使其能够在人类皮肤和周围环境的各种温差下保持稳定的性能。
本文提出的自供电压力传感系统首次实现了对人体生理信号和身体运动的连续监测，完全由皮肤可连接的tf-TEG供电，无需电子升压电路。
YalingWang, et al. Self-powered wearable pressure sensing system for continuoushealthcare monitoring enabled by flexible thin-film thermoelectricgenerator. Nano Energy, 2020.
DOI：10.1016/j.nanoen.2020.104773
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S221128552030330X
9. ACS Energy Lett.：烷基链长对二维锡基钙钛矿晶体生长和氧化过程的影响
二维（2D）锡基无铅钙钛矿因其无毒且吸收光广而受到广泛关注。事实证明，钙钛矿晶体中引入的有机间隔基阳离子可以防止Sn2+氧化为Sn4+。但是，尚不清楚这些阳离子的烷基链长对钙钛矿性质的影响。电子科技大学的刘明侦等人通过使用不同的烷基胺间隔阳离子（丁胺，辛胺和1-癸胺）来研究链长对2D Sn基钙钛矿膜的晶体取向和相分布的影响。
本文要点：
1） 随着烷基链长度的增加，2D Sn基钙钛矿晶体的相分布变得无序且取向较差。因此，受益于在有机间隔阳离子（例如BA）中应用短烷基链，设法延缓Sn2 +的氧化过程，从而获得更好的器件性能。
2）该工作为有机间隔基阳离子的构型和大小提供了系统的了解，这将进一步有助于高度稳定和高效的无铅钙钛矿太阳能电池。
FamingLi et al. Effects of Alkyl Chain Length on Crystal Growth and Oxidation Processof Two-Dimensional Tin Halide Perovskites, ACS Energy Lett. 2020.
DOI：10.1021/acsenergylett.0c00286.
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.0c00286
10. Nano Research：Pt3Ag合金波浪纳米线作为乙醇氧化反应的高效电催化剂
由于乙醇比压缩氢气更容易存储和运输，使得直接乙醇燃料电池（DEFC）引起了广泛的研究关注。然而，电催化乙醇氧化反应通常需要贵金属催化剂，并且存在较高的过电位和较低的质量活性。
有鉴于此，加州大学洛杉矶分校段镶锋教授和黄昱教授报道了通过一种简便的溶剂热过程中的粒子附着机制来合成Pt3Ag合金波浪状纳米线的策略。
文章要点：
1）TEM和EDS显示出Pt3Ag合金具有高度呈波浪形的纳米线结构，平均直径为4.6±1.0 nm，并且元素分布均匀。
2）电催化研究表明，所得合金纳米线可作为乙醇氧化反应（EOR）的高效电催化剂，具有28.0 mA/cm2的超高比活度和6.1 A/mg的质量活度，远远超过了商用Pt/碳样品（1.10 A/mg）。
3）由于Pt3Ag合金中从Ag到Pt的部分电子转移，这削弱了CO结合和CO中毒作用。因此促进了合金的电催化活性，同时，一维纳米线形态还有助于产生有利的电荷传输性能，这对于将电荷从催化活性位点提取到外部电路至关重要。
4）计时电流法研究表明，与商业化的Pt/C样品相比，Pt3Ag可以长期运行，且稳定性得到显著提高，这使得Pt3Ag波浪形纳米线可作为EOR的有极大吸引力的电催化剂。
Fu,X., Wan, C., Zhang, A. et al. Pt3Ag alloy wavy nanowires as highlyeffective electrocatalysts for ethanol oxidation reaction. Nano Res. (2020).
DOI：10.1007/s12274-020-2754-4
https://doi.org/10.1007/s12274-020-2754-4
