1. Science：原子级分散的Fe³⁺位点助力高效CO₂电还原催化

目前最常用的将CO₂转化为CO的电催化剂是昂贵的金基纳米材料，而非贵金属催化剂的催化活性一直难以让人满意。在本文中，瑞士洛桑联邦理工学院胡喜乐与台湾大学陈浩铭等报道了一种由分散的单原子铁位点组成的CO₂电还原催化剂，这种催化剂能够在低至80毫伏的过电势下催化CO₂电还原产生CO。即便在在340毫伏的高过电位条件下，该催化剂的电流密度也能够达到94 mA/cm²。

研究人员采用原位 X射线吸收光谱证实在催化过程中发生作用的活性位点是单分散的的Fe³⁺离子，这种Fe³⁺与氮掺杂的碳载体中的吡咯氮（N）原子配位从而在电催化过程中保持其+3价氧化状态。这种配位机制可能是通过电子耦合作用实现的。研究人员进一步通过电化学测试证明了，Fe³⁺位点比传统Fe²⁺位点具有更快的CO₂吸附速度和更弱的CO吸附能力。

Jun Gu, Xile Hu, Haoming Chen et al.Atomically dispersed Fe³⁺ sites catalyze efficient CO₂ electroreductionto CO. Science, 2019.

DOI: 10.1126/science.aaw7515

https://science.sciencemag.org/content/364/6445/1091/tab-pdf

2. Nature Commun.：镍@硅氧烯纳米片高效催化CO₂甲烷化

二维(2D)材料对催化CO₂向合成燃料的非均相转化具有重要意义。二维硅氧烯纳米片虽然储量丰富，却没有得到彻底的探索。太原理工大学Xiaoliang Yan与多伦多大学Geoffrey A. Ozin等多团队合作，发现镍@硅氧烯纳米复合材料具有高的CO₂甲烷化催化活性、选择性和稳定性；研究发现，镍@硅氧烯纳米复合材料的催化性能对镍组分的位置非常敏感，无论是在相邻的硅氧烯纳米片的内部还是外部。作者通过硅氧烯的末端基团和改变镍@硅氧烯纳米复合材料成核和生长过程中使用的溶剂来控制镍的位置，这决定了催化CO₂甲烷化的反应中间体和反应路径。值得注意的是，当镍位于硅氧烯薄片之间时，CO₂甲烷化速率可达100 mmol g_Ni^-1 h^-1，选择性可达90%以上。

Xiaoliang Yan, Wei Sun, Liming Fan, Paul N. Duchesne, Wu Wang, ChristianKübel, Di Wang, Sai Govind Hari Kumar, Young Feng Li, Alexandra Tavasoli,Thomas E. Wood, Darius L. H. Hung, Lili Wan, Lu Wang, Rui Song, Jiuli Guo, IlyaGourevich, Abdinoor A. Jelle, Jingjun Lu, Ruifeng Li, Benjamin D. Hatton & GeoffreyA. Ozin. Nickel@Siloxene catalytic nanosheets for high-performance CO₂methanation. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-10464-x

https://www.nature.com/articles/s41467-019-10464-x

3. Nature Commun.：原子范德华异质结构的多铁性

同时具有铁磁性和铁电性的材料- 多铁性 - 有望控制不同的铁电序，从而导致微波磁电应用和下一代自旋电子学的技术进步。单相多铁性受到两种铁质体所施加的相反d轨道占据的挑战，并且非均质纳米复合材料多铁性要求成分与所得多铁性仅在材料间边界处的结构相容性。

近日，加州大学伯克利分校张翔联合蔚山国立科学技术研究院Ceunsik Lee通过堆叠铁磁性Cr₂Ge₂Te₆和铁电In₂Se₃的原子层来提出二维异质结构多铁性，从而实现全原子多铁性。通过第一性原理密度泛函理论计算，研究人员发现当In₂Se₃反转其极化时，Cr₂Ge₂Te₆的磁性被切换，并且相应地In₂Se₃由于邻近效应而变成可切换的磁性半导体。这种前所未有的多铁性对偶性（即可切换的铁磁体和可切换的磁性半导体）使得两层都能用于逻辑应用。范德瓦尔斯异质结构多铁性为探索基于人工超晶格的低维磁电物理和自旋电子应用打开了大门。

Gong, C.Lee, C. Zhang, X. et al. Multiferroicity in atomic van der Waalsheterostructures. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-10693-0

https://www.nature.com/articles/s41467-019-10693-0

4. Nature Commun.：锡基和铅基卤化钙钛矿中的绝对能级位置

金属卤化物钙钛矿是用于未来光电子应用的有前景的材料。对于许多应用来说，一个有趣的特性是通过成分工程实现带隙的可调性。虽然关于吸收或光致发光变化的实验报告显示出对不同化合物的具有高度的一致性，但这些变化的物理起源，即化合价和导带位置的变化，尚未得到很好的表征。

近日，埃因霍温理工大学Shuxia Tao联合科隆大学SelinaOlthof使用光电子能谱数据确定所有初级锡和铅基钙钛矿的电离能和电子亲和力值，由第一性原理计算和紧束缚分析支持。研究人员证明能级变化主要取决于金属阳离子和卤素阴离子的原子能级的相对位置，其次受阳离子-阴离子相互作用强度的影响。这些结果朝着理解该类材料的电子结构迈出了重要的一步，并为钙钛矿光电子学中关于能量学的合理设计规则提供了基础。

Tao, S. Olthof, S. et al.  Absoluteenergy level positions in tin- and lead-based halide perovskites. Nature Communications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-10468-7

https://www.nature.com/articles/s41467-019-10468-7

5. Nature Commun.：亚纳米MOF通道用于F^-的选择性传导

具有超高的F^-导电性和对其他卤素离子选择性的亚纳米蛋白孔是一种高效的生物氟离子通道。开发具有生物级选择性的F^-通道对于水除氟技术是非常必要的，却仍是一个巨大的挑战。有鉴于此，莫纳什大学Huanting Wang，Huacheng Zhang和墨尔本大学Jefferson Zhe Liu等人报道了一种锆基MOF材料，其具有亚纳米级别的孔道，可以用于高效的F^-选择性传导。研究表明，该材料F离子传导能力为~10 S m⁻¹，F⁻/Cl⁻的选择性可达13~240。分子动力学模拟表明，该材料拥有高的F离子传导能力和选择性与材料本身孔道中高浓度的F离子以及特殊的F离子结合位点有关。

Xingya Li, Huacheng Zhang*, Peiyao Wang, JueHou, Jun Lu, Christopher D. Easton, Xiwang Zhang, Matthew R. Hill, Aaron W.Thornton, Jefferson Zhe Liu*, Benny D. Freeman, Anita J. Hill, Lei Jiang& Huanting Wang*. Fast and selective fluoride ionconduction in sub-1-nanometer metal-organic framework channels. NatureCommunications, 2019.

DOI: 10.1038/s41467-019-10420-9

https://www.nature.com/articles/s41467-019-10420-9

6. Acc. Chem. Res.：层状过渡金属氧化物中Ni/Li紊乱的电化学影响，起源和控制

层状锂过渡金属（TM）氧化物，特别是Li(Ni_xMn_yCo_z)O₂（NMC，x+y+z=1）具有增加能量密度和寿命，降低成本以及提高安全性的潜力。为了进一步提高Li存储容量，人们开始关注开发富Ni的层状TM氧化物。然而，当Ni含量增加到高值时，由于八面体位置中的Ni/Li交换而导致的结构紊乱成为关键问题，因为它对Li扩散性、循环稳定性、首效和整体电极性能造成不利影响。越来越多的努力致力于通过减少阳离子混排来改善层状TM氧化物的电化学性能。深入了解Ni/Li无序化对层状TM氧化物电化学特性的影响及其来源，以加速未来高性能层状TM氧化物的发展具有重要意义。

北大深研院潘峰课题组首先介绍了LiNiO₂中的Ni/Li无序化及其实验表征，并分析其对层状TM氧化物电化学特性的影响。Li层中的反位Ni可以通过阻碍Li离子传输来限制倍率性能，还会通过在结构中诱导各向异性应力而降低循环稳定性。然而，反相Ni离子并不总是给电化学性能带来弊端，包括该课题组之前的工作在内的一些研究发现，它可以改善富Ni NMC材料的热稳定性和循环和结构稳定性。继而该综述讨论了Ni/Li交换的驱动力和动力学优势，并得出结论：阳离子尺寸的空间效应和TM阳离子之间的磁相互作用是促进合成和电化学循环过程中Ni/Li交换的两个主要驱动力，此外，Ni²⁺从TM层中的3a位置迁移到Li层中的3b位点的低能垒进一步提供了动力学优势。

基于这种理解，研究者通过三种主要方式回顾了控制Ni /Li无序化的进展：（i）通过离子交换抑制空间效应的驱动力；（ii）通过阳离子取代调节相互作用；（iii）动力学控制Ni迁移。

最后，该综述简要介绍了具有受控Ni/Li无序化的层状TM氧化物的未来发展。

Jiaxin Zheng, Yaokun Ye, Tongchao Liu, YinguoXiao, Chongmin Wang, Feng Wang, Feng Pan*. Ni/Li Disordering in LayeredTransition Metal Oxide: Electrochemical Impact, Origin, and Control. Accountsof Chemical Research, 2019.

DOI: 10.1021/acs.accounts.9b00033

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.accounts.9b00033

7. AM：降低锚定的Co纳米粒子的自重构势垒提高OER性能

发展具有快速反应动力学的高活性析氧反应催化剂是实现可再生能源技术跨越式发展的关键。近日，佐治亚理工学院Seung Woo Lee与韩国中央大学Jooheon Kim团队合作，提出了一种新型非均相OER电催化剂(固定在钌酸钇焦绿石氧化物上的金属Co纳米颗粒)，用于加快OER反应动力学。原位XAS实验发现，通过焦绿石氧化物载体对Co纳米颗粒的协同催化作用，可以实现快速OER动力学。通过温和的氧化钇(A-位点)和钌(B-位点)阳离子，氧化焦绿石载体有助于驱逐Co催化产生的电子流入载体内层，促进OH⁻离子的静电吸附并减小生成CoOOH中间体的能垒。

Myeongjin Kim, Seung Woo Lee,* Jooheon Kim*,et al. Reducing the Barrier Energy ofSelf‐Reconstruction for Anchored Cobalt Nanoparticlesas Highly Active Oxygen Evolution Electrocatalyst. Advanced Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adma.201901977

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201901977

8. Angew：Si原子填隙激发Ru基催化剂与Pt媲美的电催化活性

在寻找先进催化剂的过程中，对扩展固体表面催化位点选择的基本认识和合理调控至关重要。近日，吉林大学Xiaoxin Zou等多团队合作，发现金属态Ru表面顶部位点的Ru具有类似Pt基催化剂的析氢活性(HER)，但由于Pt基催化剂具有更强的氢结合能力以及，Ru₃‐空心位点活性稍低。作者提出了一个间隙合并策略，在保持类似Pt催化活性的同时，将Ru顶部位点活性衰退转化为优势。进一步理论和实验研究表明，RuSi金属间化合物是一种高活性的非Pt基HER材料，因其配体和应变效应的良好平衡使得该催化剂具有有利于HER的电子结构。

Hui Chen, Xuan Ai, Xiaoxin Zou*, etal. Unmasking of recessive, efficient ruthenium sites with interstitialsilicon for Pt‐like electrocatalytic activity. AngewandteChemie International Edition, 2019.

DOI: 10.1002/anie.201906394

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201906394

9. Angew：碳点可作为新型的抗磁性化学交换饱和转移MRI造影剂

目前，已有研究对碳点的荧光、磷光、电化学发光、光电及催化性质做了详尽的报道，但是对于碳点的化学交换饱和转移磁共振成像性能（CEST MRI）还未见研究。由于碳点的亲水性和其表面具有的大量羟基、胺和酰胺等可交换质子，约翰霍普金斯大学医学院Guanshu Liu教授团队证明了碳点也可以作为有效的抗磁性CEST (diaCEST) MRI造影剂。实验利用封装有碳点的脂质体去标记人类胶质瘤细胞并将其植入小鼠大脑。体内实验结果表明，CEST MRI能够清楚地区分出细胞是否被碳点所标记。这一研究结果表明碳点将有望用于深部组织的活体成像。

Jia Zhang, Guanshu Liu, et al. Carbon Dots asa New Class of Diamagnetic Chemical Exchange Saturation Transfer (diaCEST) MRIContrast Agents. Angewandte Chemie International Edition,2019.

DOI: 10.1002/anie.201904722

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201904722

10. AFM：对肿瘤微环境响应的双药胆红素纳米颗粒用于增强的乳腺癌免疫-化疗

联合治疗可以有效弥补单一治疗的局限性，从而取得较好的治疗效果。然而，联合治疗目前也受到的诸多因素的限制。四川大学高会乐教授团队设计了一种对活性氧(ROS)响应的PEG化胆红素纳米粒(BRNPs)去包封两种谷胱甘肽激活的药物，即二聚-7-乙基-10-羟基喜树碱(d-SN38)和二聚-氯尼达明(d-LND)得到SL@BRNPs。药物的二聚化显著提高了纳米颗粒对其的负载和包封效率。

在iRGD肽(cRGDKGPDC)的帮助下，与对照组相比，BRNPs的细胞摄取增加了一倍以上。而由于细胞内ROS水平较高，d-SN38和d-LND可从纳米颗粒中快速释放。药效学实验则证明了SL@BRNPs联合抗PD-L1抗体对乳腺癌原发肿瘤有明显抑制作用，可以提高肿瘤中CD8+ T细胞的水平和CD8+T细胞/Tregs的比值。并且其具有较强的免疫记忆作用，可有效预防肺转移瘤的生长。这一策略通过激活性药物二聚体与刺激响应性药物释放相结合，成功地将药物递送系统与免疫检查点阻断抗体相结合，为合理设计纳米组装材料开辟了新的途径。

Xiaotong Yang, Huile Gao, et al. TumorMicroenvironment-Responsive Dual Drug DimerLoaded PEGylated Bilirubin Nanoparticlesfor Improved Drug Delivery and Enhanced Immune-Chemotherapy of BreastCancer. Advanced Functional Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adfm.201901896

https://doi.org/10.1002/adfm.201901896