1. Nature Energy：一种在集中太阳照射下工作的热协同光电化学制氢装置
在保持高能量转换效率的同时实现高电流密度是提高光电化学装置竞争力的主要挑战之一。针对这个挑战，洛桑联邦理工学院Sophia Haussener团队提出了一种解决办法——采用热集成、传质优化以及光吸收剂-电催化剂之间的电子一体化，在集中的太阳辐照（最高474 kW m-2）下运行装置。作者量化了热集成所带来的理论最大效率的提高，并使用III–V基光吸收剂和IrRuOx–Pt基电催化剂对这一方法进行了实验验证。当计算所得太阳能-氢转换效率超过15%时，电流密度达到0.88 A cm-2以上。作者对装置性能、动态响应和稳定性进行了研究，证明了该装置在不同条件下稳定产氢2 h以上的能力。总之，所获得的电流密度和输出功率(27 W)为大规模部署光电化学制氢装置提供了途径。
图：一体化光电化学装置的示意图。
Saurabh Tembhurne, Fredy Nandjou & SophiaHaussener. A thermally synergistic photo-electrochemical hydrogen generatoroperating under concentrated solar irradiation. Nature Energy, 2019.
DOI: 10.1038/s41560-019-0373-7
https://www.nature.com/articles/s41560-019-0373-7#Abs1
2. Nature Commun.：厉害！CsPbBr3钙钛矿光阳极用于水氧化
英国巴斯大学Petra J. Cameron等人报道了无机CsPbBr3光阳极的发展，用于从水性电解质直接光电化学释放氧气。使用商业热石墨片和中孔碳支架来封装CsPbBr3作为廉价和有效的保护策略。在恒定模拟太阳能照射下，在含水电解质中实现了30小时的记录稳定性，在1.23 VRHE下电流高于2 mA cm-2。通过在密封石墨片的面向电解质的表面上接枝分子Ir基水氧化催化剂进一步证明了该方法的多功能性。由于加速的电荷转移而改变复合光电阳极的起始电位。该研究表明，开发用于光电化学太阳能燃料的卤化钙钛矿基电极是一条有效途径。
Poli, I.;Hintermair, U.; Regue, M.; Kumar, S.; Sackville, E. V.; Baker, J.; Watson, T.M.; Eslava, S.; Cameron, P. J. Graphite-protected CsPbBr3 perovskitephotoanodes functionalised with water oxidation catalyst for oxygen evolutionin water. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-10124-0
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10124-0
3. Nature Commun.：通过钙钛矿超颖表面，共振增强的三光子发光进行光学编码
卤化铅卤化物已成为光伏和光电器件的有希望的材料。然而，其特殊非线性特性尚未在纳米光子学中得到充分利用。哈尔滨工业大学深圳研究生院 QinghaiSong, Shumin Xiao和新加坡国立大学Cheng-Wei Qiu研究了MAPbI3钙钛矿超颖表面及其内部非线性过程。虽然产生了三次谐波产生和三光子发光，但后者受材料损失的影响较小，并且显着增强了60倍。相应的模拟显示，改善是由共振增强引起的。这种共振增强的三光子发光使钙钛矿超颖表面有望应用于高分辨率非线性彩色纳米印刷和光学编码。仅当入射激光器处于共振时，编码信息“NANO”才可见。非共振泵浦和单光子激发仅产生均匀的暗或光致发光背景。
Fan, Y.;Wang, Y.; Zhang, N.; Sun, W.; Gao, Y.; Qiu, C.-W.; Song, Q.; Xiao, S. NatureCommunications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-10090-7
https://doi.org/10.1038/s41467-019-10090-7
4. Nature Commun.：用于预测晶体工程以调节激子耦合的从头策略
在分子固体中，溶剂化染料分子的强光致发光（PL）通常被邻近发色团的激子耦合引入的非辐射衰变过程来抑制。近日，Christof Wöll等人发现通过优化发色团填料可以避免这种PL猝灭。研究人员将光活性化合物整合到MOF中，通过引入可调节的“空间控制单元”（SCU）来调整分子排列。研究人员通过计算分析确定核心取代的萘二酰亚胺（cNDI）的最佳比对以产生高发射性J-聚集体。然后，研究人员创建了一个装有手柄的MOF发色接头的大型库，并对最佳SCU进行了计算筛选。光物理表征证实了具有明亮绿色发射的J-聚集体的形成，具有前所未有的光致发光量子产率，用于结晶的NDI基材料。该方法可以应用于定制有机半导体材料的光物理性质。
Haldar, R. Diring, S. Wenzel,W. Odobel, F. Wöll, F. et al. A de novo strategy for predictive crystalengineering to tune excitonic coupling. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-10011-8
https://www.nature.com/articles/s41467-019-10011-8
5. Nature Commun.：检查点阻断和纳米增敏剂用于增强声动力治疗并降低肿瘤转移
将检查点阻断(如PD1/PD-L1)与传统临床治疗相结合往往产生副作用和较低的肿瘤治疗效果。同济大学张坤团队、徐辉雄团队和中国科学院上海硅酸盐研究所陈雨团队合作报告了一种利用纳米增敏剂去增强声动力治疗(SDT)并将其和检查点阻断免疫治疗相结合的肿瘤治疗模式。实验使用的纳米增敏剂(HMME/R837@lip)的所有成分均已获得临床批准。其中，作为载体的脂质体将声敏剂(血卟啉单甲醚(HMME))和免疫佐剂(亚米喹莫特(R837))进行共同包裹。实验利用多个肿瘤模型证明了这种增强的SDT与抗PD-L1结合后可以诱导抗肿瘤反应，不仅可以阻止原发性肿瘤的生长，还可以防止其向肺部转移。该联合治疗策略还可提供长期的免疫记忆功能，以防止肿瘤的复发。
Wenwen Yue, Kun Zhang, Huixiong Xu, Yu Chen,et al. Checkpoint blockade and nanosonosensitizeraugmented noninvasivesonodynamic therapy combination reduces tumour growth and metastases inmice. Nature Communications, 2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-09760-3
https://doi.org/10.1038/s41467-019-09760-3
6. Nature Commun.：肝靶向纳米技术助力黄连素治疗心血管代谢疾病
心血管代谢疾病(CMD)是造成人类过早死亡的主要原因。黄连素(BBR)是一种可以降脂的植物化合物，具有多种抗代谢紊乱的作用，因此有望治疗CMD相关疾病。而肝脏则是BBR的靶点部位，实现BBR在肝脏部位的有效积累对于治疗效果的改善将大有裨益具。
中国医学科学院北京协和医学院王璐璐团队、郑稳生团队、韩燕星团队和蒋建东团队合作，设计了由疏水的α-生育酚内核及聚乙烯乙二醇-硫醇外壳组成的胶束(CTA-Mic)并将其用于实现BBR的肝脏靶向。生物分布结果表明，该胶束可以使得BBR在肝脏积累量增加248.8%，并且在HepG2细胞内和体内可以检测到一系列与能量代谢相关的基因上调。实验在高脂饮食喂养的小鼠中发现，BBR-CTA-Mic可显著改善代谢状况，减少主动脉弓斑块的形成。这一研究结果为利用纳米技术改善天然药物治疗CMD的效果提供了新的策略。
Hui-Hui Guo, Lu-Lu Wang, Wen-Sheng Zheng,Yan-Xing Han, Jian-Dong Jiang, et al. Liver-target nanotechnology facilitatesberberine to ameliorate cardio-metabolic diseases. Nature Communications,2019.
DOI: 10.1038/s41467-019-09852-0
https://doi.org/10.1038/s41467-019-09852-0
7. Chem：生物功能性分子改善ZIF酸性稳定性
沸石咪唑酯骨架（ZIF）已被广泛研究用于分离、气体吸附、催化和生物技术，但它们的实际应用可能因其在潮湿酸性条件下的结构不稳定性而受到阻碍。
新南威尔士大学Kang Liang和Jingwei Hou团队在DFT计算的指导下，证明了两种ZIF（ZIF-8和ZIF-L）的酸性稳定性可以通过掺入多肽或DNA官能团来增强。对局部化学结构和键合环境的一系列研究表明，增强的酸性稳定性源于Zn中心与插入的羧酸盐（用于多肽）或磷酸盐（用于DNA）之间新建立的配位相互作用，这两者都具有比咪唑酯配体更低的pK。利用功能性生物分子同系物-酶，研究者证明了生物实体和ZIF之间的共生宿主-客体稳定性增强效应，即：包封的生物分子能够稳定ZIF基质，而ZIF外骨架保护酶免于变性。
Song Gao,Jingwei Hou, Zeyu Deng, Tiesheng Wang, Sebastian Beyer, Ana Guilherme Buzanich,Joseph J. Richardson, Aditya Rawal, Robert Seidel, Muhammad Yazid Zulkifli,Weiwei Li, Thomas D. Bennett, Anthony K. Cheetham, Kang Liang, Vicki Chen.Improving the Acidic Stability of Zeolitic Imidazolate Frameworks byBiofunctional Molecules. Chem, 2019.
DOI:10.1016/j.chempr.2019.03.025
https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30129-9
8. Chem综述: 无贵金属的CeO2基复合氧化物纳米催化剂的合成与应用
作为非贵金属催化剂的CeO2基混合氧化物对基础研究和催化应用具有重要的意义。与单组分样品相比，混合氧化物中的界面可以在很大程度上优化非均相催化反应的关键步骤，例如底物分子的吸附速率，中间状态和产物的解吸速率。
中国科学院长春应化所宋术岩课题组综述总结了纳米结构无贵金属的CeO2基混合氧化物催化剂合成的最新进展，以及它们在某些模型反应中的催化应用，如CO氧化、NOx还原、蒸汽重整、水-气体转移反应、光催化反应等，重点关注增强其催化性能的合成策略，组分和结构效应。最后，对这一新兴研究领域的一些挑战和观点发表了评论。
WeitingYang, Xiao Wang, Shuyan Song, Hongjie Zhang. Syntheses and Applications ofNoble-Metal-free CeO2-Based Mixed-Oxide Nanocatalysts. Chem, 2019.
DOI:10.1016/j.chempr.2019.04.009
https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30167-6?rss=yes
9. Chem：二维sp2碳共轭的COF用于光催化制氢
光化学能转换需要系统和复杂的分子设计来管理连续的光化学过程，包括能量收集，激子迁移，电子转移，电荷分离和电荷传输，目前这种集成设计仍然是一项重大挑战。
新加坡国立大学Donglin Jiang课题组报道了一种基于二维sp2碳共轭的COF来实现这些光化学过程的无缝集成。框架设计为完全的π共轭，用于收集大范围的可见光到近红外光，晶格外围能够控制能带结构并构建了用于分裂激子的内置供体-受体的异质结界面。该COF框架创建了密集且有序的柱状π阵列，提供了促进激子迁移和电荷传输的途径。在孔隙或表面上加载反应中心会缩短电子转移距离并促进电子在反应中心的积聚。因此，三种分子机制（激子迁移和分裂和电荷传输）无缝地集成在COF中，使系统能够有效地在低能光子下从水中连续且稳定地产生H2。
EnquanJin, Zhian Lan, Qiuhong Jiang, Keyu Geng, Guosheng Li, Xinchen Wang, DonglinJiang. 2D sp2 Carbon-Conjugated Covalent Organic Frameworks forPhotocatalytic Hydrogen Production from Water. Chem, 2019.
DOI:10.1016/j.chempr.2019.04.015
https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(19)30173-1#%20
10. AM：CoP2NCs高效电催化/光电催化产氢
开发地球资源丰富、高效的光电解水电催化剂是实现高效太阳能氢能转化的关键。近日，维克森林大学Scott M. Geyer及哈尔滨工业大学Yejun Qiu等多团队合作，采用热注射法制备了富磷胶体二磷化钴纳米晶(CoP2 NCs)。
实验发现，CoP2 NCs在酸性溶液中具有和Pt相当的析氢反应(HER)电催化活性，过电位为39 mV电流密度即可达到10mA cm−2, Tafel斜率极低，为32mV dec-1。DFT计算表明，高的P含量在物理上分离Co原子，防止H与多个Co原子过度结合，同时稳定H吸附到单个Co原子上。作者进一步组装由底部p-Si光吸收器、原子层沉积Al-ZnO钝化层和CoP2助催化剂组成的金属-绝缘体-半导体光电化学装置，进一步证明了CoP2 NCs的催化性能。p-Si/AZO/TiO2/CoP2光电阴极在0 V时的光电流密度为16.7 mA cm-2，输出光电压为0.54 V（相对于RHE）。
Hui Li, Yejun Qiu,* Scott M. Geyer*, et al. Phosphorus-Rich Colloidal Cobalt Diphosphide (CoP2)Nanocrystals for Electrochemical and Photoelectrochemical HydrogenEvolution. Advanced Materials, 2019.
DOI: 10.1002/adma.201900813
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201900813
11. Angew综述：钒基水系锌离子电池的设计策略
近年来，各种钒基化合物由于其低成本和高理论容量而被广泛开发用作水系锌离子电池（ZIB）的正极材料，且在基于钒基正极的ZIB中观察到不同的能量存储机制。南开大学牛志强课题组对ZIB中各种钒基正极的储能机制和结构特征进行了综合概述，讨论了改善钒基正极电化学性能的策略，包括金属离子的插入，结构水的调整，导电添加剂的选择和电解质的优化。最后，还提供了有关新型钒基电极材料设计的潜在方向的见解。
Fang Wan, Zhiqiang Niu. Design Strategies ofVanadium‐based Aqueous Zinc‐IonBatteries. Angewandte Chemie International Edition, 2019.
DOI: 10.1002/anie.201903941
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201903941
12. ACS Energy Lett.：21.09%！最高效率钙钛矿单晶太阳能电池问世
近日，阿卜杜拉国王科学大学Omar F. Mohammed和Osman M. Bakr研究团队使用溶液空间限制的反温晶体生长方法实现二十微米厚的单晶MAPbI3钙钛矿的制备，其太阳能电池器件功率转换效率达到21.09％填充因子高达84.3％，创造了钙钛矿单晶太阳能电池的新纪录，并为钙钛矿太阳能电池实现高填充因子开辟了道路。
Chen,Z. Mohammed, O. F. Bakr, O. M. et al. Single-Crystal MAPbI3Perovskite Solar Cells Exceeding 21% Power Conversion Efficiency. ACS Energy Letters, 2019.
DOI:10.1021/acsenergylett.9b00847
https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/pdf/10.1021/acsenergylett.9b00847
