1. Science Advances：光降解水凝胶作为胃肠道应用的动态触发器

能够被选择性刺激降解的可触发材料将改变我们精确控制生物医学设备活动和性能的能力，同时减少对侵入性干预的需求。于此，麻省理工学院Giovanni Traverso等人描述了模块化和可调光触发水凝胶系统的开发，该系统能够与可植入设备连接。

研究人员将这些材料应用于胃肠道（GI）的两种应用：减肥球囊和食道支架。展示了该材料在体外、离体和体内的生物相容性和按需触发。此外，研究人员通过在一个带有可食LED的大型动物猪模型中表明了该系统的性能。可光触发的水凝胶具有在胃肠道和其他解剖区域广泛应用的潜力。通过演示体内可光降解水凝胶的首次使用，该团队为生物医学工程师和临床医生提供了以前无法获得的、安全的、可动态递送的精确工具，以设计可动态驱动的可植入设备。

RamanR, Hua T, Gwynne D, Collins J, Tamang S, Zhou J, et al. Light-degradablehydrogels as dynamic triggers for gastrointestinal applications. ScienceAdvances. 2020;6(3):eaay0065.

https://advances.sciencemag.org/content/6/3/eaay0065

2. Angew：0维/2维 S型异质结用于可见光光催化灭活细菌

构建两个具有匹配能带结构的半导体异质结是构建高效光催化剂的一种有效策略。S型异质结作为一种新型的光催化体系，它在促进光生载流子的分离和转移以及获得较强的光氧化还原能力方面具有很好的应用潜力。武汉理工大学余家国教授和武汉大学张玉峰副教授合作设计了一种包含CeO₂量子点和氮化碳聚合物(CeO₂/PCN)的0维/2维 S型异质结材料。

这种S型异质结材料具有很好的光催化杀菌性能，在可见光照射下可对金黄色葡萄球菌(S.aureus)进行有效杀灭(88.1%)，这一效率也是纯CeO₂的2.7和纯PCN的8.2倍。研究也进一步通过理论计算、原位辐照x射线光电子能谱(ISI-XPS)和电子顺磁共振(EPR)分析等实验证明了该材料的S型电荷转移路径。

PengfeiXia, Shaowen Cao, Jiaguo Yu, Yufeng Zhang. et al. Designing 0D/2D S-schemeHeterojunction over Polymeric Carbon Nitride for Visible-Light PhotocatalyticInactivation of Bacteria. Angewandte Chemie International Edition.2020

DOI:10.1002/anie.201916012

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201916012

3. Angew: 电荷积聚和自旋极化在电催化还原碳基催化剂中的重要作用

工业化固氮是人类社会历史的转折点，支撑着世界近一半人口的生计。近年来，氨作为一种新型的能源载体逐渐引起业界的关注。然而，目前的工业合成氨反应（哈珀法）需要在高温高压进行，而且集中化的合成氨工艺业不适合分布式的农业生产。因此，利用可再生能源在温和的条件下实现电化学氮气还原反应吸引了研究人员广泛的兴趣，它允许按需、现场实现氨气的生产，而原料来自于无处不在的氮气和水。低成本的碳基催化剂是催化电化学N₂还原反应(NRR)的理想催化剂。然而，碳基催化剂对NRR的活性来源尚不清楚，在合理设计碳基NRR电催化剂时缺乏准确普适的机理和原则。

近日，天津大学凌涛教授等人合作，基于理论计算和实验观察的结合，系统地评估了硫氧基元素(O, S, Se, Te)掺杂的碳材料作为NRR催化剂的潜力。他们发现杂原子掺杂诱导的电荷积累效应促进了碳原子对N₂的吸附，自旋极化增加了第一个质子形成*NNH的电位决定步骤。Te和Se掺杂的C催化剂表现出较高的固有NRR活性，优于大多数金属基催化剂。该工作建立了碳基材料的电子结构与NRR性能之间的关系规律，为碳基催化剂在NRR的应用奠定了基础。

TaoLing; Yuanyuan Yang; Lifu Zhang; Zhenpeng Hu; Yao Zheng; Cheng Tang; Ping Chen;Ruguang Wang; Kangwen Qiu; Jing Mao; Shi-Zhang Qiao. The crucial role of chargeaccumulation and spin polarization in activating carbon‐based catalysts for electrocatalytic nitrogen reduction.Angewandte Chemie International Edition, 2020.

DOI: 10.1002/anie.201915001

https://doi.org/10.1002/anie.201915001

4. AM: 水化效应促进Ni-Fe氢氧化物催化剂中性水氧化

能够在中性电解质中对氧析出反应（OER）进行高效催化的催化剂对于生物混合燃料和化工生产都十分重要。通常，中性电解液介质中的反应物浓度都比较低，这就要求催化剂要同时能够促进水的吸附和解离过程。最近，南开大学的Bo Zhang和XiaodanZhang以及加拿大多伦多大学的Eward H. Sargent等通过密度泛函理论的计算发现向Ni-Fe催化框架中加入水化的金属离子能够有助于提高靠近活性位点的水的吸附能力。

他们利用简单的溶胶-凝胶手段向Ni-Fe催化框架中引入了水化增强效应的Mg²⁺等金属离子和水化消除效应的Ba²⁺等金属离子并对其催化效果进行了研究比较。研究发现，Ni-Fe-Mg催化剂在中性电解液中在10mA/cm²的电流密度下的过电位为310mV,这超过传统的IrO₂/C催化剂高达40mV。在连续的催化过程中，这种催化剂能够保持稳定长达900h。研究人员通过实验方法和理论计算均发现水化效应促进的电催化剂有利于中性电解液中水分子的吸附和解离，这为发展高效稳定的OER催化剂提供了思路。

NingWang, Bo Zhang, Xiaodan Zhang, Eward H. Sargent et al, Hydration‐Effect‐Promoting Ni–FeOxyhydroxide Catalysts for Neutral Water Oxidation, Advanced Materials, 2020

DOI: 10.1002/adma.201906806

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201906806?af=R

5. Nano Energy：一种碳掺杂的二氟化钽作为高性能有机光电子学的优良电子传输材料

设计和开发具有优越的电荷传输能力的新型材料，对提高电子器件的性能起着至关重要的作用。由于其特定的电子能级、优异的物理性能、高导电性、优异的稳健性和增强的化学稳定性，三元氧化物和掺杂氧化物具有潜在的开发潜力。希腊国家科学研究中心纳米科学与纳米技术研究所的MariaVasilopoulou提出了一种改进金属氧化物特性的方法，即通过简单的合成路线制备一种新型三元氧化物，即掺碳的二氧化钽(TaO₂FC_x)，并探索其作为一种电子传输材料在基于有机半导体的光电器件中的有效性。

在其他设备中，研究者们制作了电流效率为16.53 cd/A的荧光绿色有机发光二极管和单结非富勒烯有机太阳能电池，当使用新的氧化物作为电子传输材料时，功率转换效率达到14.14%。研究设备还显示了高的操作和时间稳定性的额外优势。基于这种新型化合物的非富勒烯OSCs，由于TaO₂FC_x的非缺陷性，当暴露于空气中的紫外线时，表现出前所未有的稳定性。研究者们用了一系列地实验和理论计算来阐明这种新化合物的性能优点。这项研究显示，合理设计三元氧化物，特别是TaO₂FC_x或类似的材料可以在有机光电子学中有效的电子传递，它提出了一个极具吸引力的路线、更广泛领域的光电设备包括有机钙钛矿、胶体量子点和硅光电。

Maria Vasilopoulou, Abd RashidBin Mohd Yusoff, Navaratnarajah Kuganathan, Xichang Bao, Apostolis Verykios,Ermioni Polydorou, Konstantina-Kalliopi Armadorou, Anastasia Soultati, GeorgiosPapadimitropoulos, Muhammad Irfan Haider, Azhar Fakharuddin, Leonidas C.Palilis, Stella Kennou, Alexander Chroneos, Panagiotis Argitis, DimitrisDavazoglou. A carbon-doped tantalum dioxyfluoride as a superior electrontransport material for high performance organic optoelectronics. Nano Energy.

DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.104508

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.104508

6. Nano Energy：坚硬的自压缩隔膜用于保护锂金属电极

鉴于锂金属负极（LMAs）的高单位质量/体积理论容量和低电化学电势，LMAs被认为是未来高能量密度可充电电池的发展方向。然而，LMAs是Li负极材料中最不安全的，因为它的形态不稳定性会导致刺穿隔膜的电短路和热失控。由于缺乏稳定的隔膜/固体电解质来抑制LMA的形态不稳定性，严重阻碍了LMA的应用。虽然高刚度固体电解质被认为是抑制LMA不稳定性的一种解决方案，但其较差的韧性和失效耐受性往往导致固体电解质基于裂纹的机械失效。在此，麻省理工学院李巨教授和同济大学黄云辉教授与SaLi等人通过在锂金属上喷涂原本疏松的Sb₂O₃粉末使其在锂金属表面原位生成5±2 μm厚的自密实隔膜（SCS）。电化学表征表明，这种SCS层允许离子快速迁移（10⁻⁴S cm⁻¹），并且是电绝缘的，使得Li能够在其下稳定而均匀地沉积。

力学测试表明，SCS具有一定的硬度（>10 GPa），柔韧，具有一定的韧性和自我修复能力。在SCS的保护下，LMA可以在10 mA cm⁻²/10 mAh cm⁻²下循环260小时而不会发生短路。当将超薄Li@SCS箔（总厚度为20 μm）与LiFePO₄正极配对，Li@SCS箔的过量Li小于LiFePO₄正极锂含量的1.2倍，在工业负载为3 mAh⁻²和0.5 C的情况下，它可以稳定循环60个周期，是未加保护的Li的三倍。与未保护的锂箔相比，覆盖有SCS的LMA在火中灼烧180秒也不会燃烧。这一发现提供了一个简单和廉价的策略，以提高LMBs的循环性能和安全性。

ZhuoqunTang, Sa Li, Yao Li, Hui Xu, Yue Yu, Yunhui Huang, Ju Li. Lithium metalelectrode protected by stiff and tough self-compacting separator. Nano Energy 2020, 69,104399.

DOI:10.1016/j.nanoen.2019.104399

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.104399

7. EnSM：少量COF可增强大阴离子的存储

锂资源的稀缺以及便携式电子产品、电动汽车和下一代电网储能系统对锂离子电池（LIBs）需求的不断增长，推动了LIBs替代品的发展。替代方案不仅包括更换典型LIBs的电极材料（例如资源丰富和具有成本效益的有机材料），还包括完全不同的电池系统（如钠电池、钾电池、铝电池、有机电池或双离子电池）。然而，这些候选物大多面临着大尺寸离子(如Na⁺、K⁺或阴离子等)插层缓慢的挑战，导致容量低、循环性能差，特别是容量衰减率高。

在此，华中科技大学王成亮教授团队报告了一种新型共轭聚合物(聚芘硫化物，PPYS)的精确合成及其在阴离子存储中的应用。此外，该团队还提出了一个新的概念，即正电性共价有机框架(COFs)可以通过静电吸引作用吸附阴离子，从而促进阴离子的运输，并以PPYS正极为概念证明，提出了增强大尺寸阴离子插层动力学的新概念。在加入少量COFs后，PPYS的容量、倍率和循环性能都有了显著的提高。这种策略有望在其他氧化还原聚合物中得到普遍应用，并可用于增强其他大尺寸离子在多功能应用中的运输。这些结果也将扩展COFs的应用领域。

MiTang, Cheng Jiang, Shiyuan Liu, Xiang Li, Yuan Chen, Yanchao Wu, Jing Ma,Chengliang Wang. Small amount COFs enhancing storage of large anions. Energy Storage Materials 2020.

DOI:10.1016/j.ensm.2020.01.015.

https://doi.org/10.1016/j.ensm.2020.01.015

8. ACS Nano：磁热疗联合免疫治疗原发性和转移性肿瘤

癌症免疫疗法在未来的癌症治疗中显示出令人鼓舞的潜力，但不幸的是，由于疗效低和可能的严重免疫毒性，临床上不能令人满意。于此，中科院上海硅酸盐研究所施剑林院士和胡萍副研究员以及同济大学吴庆生教授等人展示了通过联合磁热疗（MHT）和检查点阻断免疫疗法，用于消融原发性肿瘤和抑制转移瘤。

研究人员合成了单分散的高性能超顺磁性CoFe₂O₄@MnFe₂O₄纳米颗粒，并将其用于有效的MHT诱导的原发性肿瘤热消融。同时，产生了许多肿瘤相关抗原，以促进树突状细胞（DCs）和细胞毒性T细胞的成熟和活化，从而在荷瘤小鼠模型中有效免疫治疗远距离转移性肿瘤。MHT联合检查点阻断免疫治疗在原发性和转移性肿瘤的治疗中显示出巨大的潜力。       

JiongPan, Ping Hu, Qingsheng Wu, and Jianlin Shi, et al., Combined MagneticHyperthermia and Immune Therapy for Primary and Metastatic Tumor Treatments.ACS Nano 2020.

DOI:10.1021/acsnano.9b08550

https://doi.org/10.1021/acsnano.9b08550