1. Nature Commun.：天然雙相復合材料用于塑性低成本軸向零熱膨脹合金
零熱膨脹（ZTE）合金具有獨特的尺寸穩定性、高的熱導率和電導率。然而，它們在熱和應力下的實際應用受到其固有脆性的限制。此外，ZTE合金的性能對成分的變化非常敏感，因此傳統的合成方法如合金化或多相設計來改善其熱性能和力學性能通常不適用。近日，北京科技大學邢獻然教授，Kun Lin報道了利用共晶反應方法克服了ZTE與金屬材料塑性之間的矛盾。
本文要點：
1）通過這種方法，研究人員成功地設計并制備了Fe基ZTE雙相合金Ho0.04Fe0.96，該合金結合了低成本、穩定的熱循環性能和中等強塑性等優點。
2）Ho0.04Fe0.96中半共格界面的層狀雙相組織不僅調節了Fe基ZTE合金的熱膨脹行為，而且大大提高了合金的力學性能和熱穩定性。
3）雙相合金的綜合性能可以有效避免材料性能不平衡造成的“桶效應”，具有廣闊的應用前景。
這種共晶反應策略有望開發出更多高性能的ZTE合金。
Yu, C., Lin, K., Jiang, S. et al. Plastic and low-cost axial zero thermal expansion alloy by a natural dual-phase composite. Nat Commun 12, 4701 (2021).
DOI：10.1038/s41467-021-25036-1
https://doi.org/10.1038/s41467-021-25036-1
2. Chem：常溫下(FA)-Pd/HPC-NH2體系用于高效生物質衍生芐基酮的選擇性升級
生物質衍生酚類化合物的提質為生產高附加值燃料和化學品提供了一條有價值的途徑。然而，大多數已建立的催化體系表現出較低的加氫脫氧（HDO）活性。
近日，浙江大學王勇，毛善俊報道了開發了一個(FA)-Pd/HPC-NH2催化體系用于芐基酮的HDO。
本文要點：
1）研究發現，甲酸（FA）不僅是氫原子的供體，而且是形成甲酸酯的前體。它在Pd/HPC-NH2雙位點上生成異解氫，加速了極性羰基碳（+δC=Oδ-）的親核加成反應，從而促進了選擇性加氫反應。此外，它還與中間醇反應，生成相應的酯，其中的C-O鍵更容易在Pd位點上斷裂。
2）結合FA和Pd/HPC-NH2的特殊功能，催化體系實現了香草醛的高效HDO，在30 ℃下，周轉頻率（TOF）和p-木焦油醇的產率分別高達152.5 h-1和99%。值得注意的是，FA和Pd/HPC-NH2的組合對更具挑戰性的生物質相關底物也是有效的，如丁香醛、乙酰丁香酮和硬脂酸，這表明在環境條件下該催化體系的對象范圍更廣。
3）在溫和的條件下，芐基酮具有較高的HDO活性，這使得從一批混合木質素衍生的含氧物中選擇性升級芐基酮成為可能。此外，Pd/HPC-NH2型催化劑通過氨基錨定均勻分散的Pd納米顆粒而表現出優異的穩定性。
4）研究人員開發了一條在溫和條件下僅由生物質生產運輸燃料或化學品的環保型路線，并與最近報道的由生物質水解制備FA和含氧單體，在(FA)-Pd/HPC-NH2體系中選擇性地將芐基酮的HDO生成相應的疏水產物，以及隨后容易分離相結合在一起。
這項工作為在碳中和的框架下生產化學品或燃料提供了一種可行的途徑。
Ning et al., Selective upgrading of biomass-derived benzylic ketones by (formic acid)–Pd/HPC–NH2 system with high efficiency under ambient conditions, Chem (2021)
DOI：10.1016/j.chempr.2021.07.002
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2021.07.002
3. AM: 基于銪鹵化物鈣鈦礦的高效藍光發光二極管
平板顯示器擁有1000億美元的市場，在日常生活中占有重要地位，這需要高效、色彩飽和的藍色、綠色和紅色發光二極管 (LED)。最近出現的鹵化物鈣鈦礦已在潛在的LED應用中展示了低成本和出色的性能。然而，藍色鈣鈦礦LED (PeLED) 的性能遠遠落后于紅色和綠色同類產品，特別是對于接近 (0.131, 0.046) 滿足 Rec. 2020 藍色發射器的規范。華中科技大學唐江等人報道了一種高效的非鉛鈣鈦礦CsEuBr3，顯示出以 448 nm 為中心的亮藍色激子發射。
本文要點：
1）對應的色坐標為 (0.15, 0.04)，來自 Eu-5d→Eu-4f/Br-4p 2.85 eV 的光學帶隙躍遷。進一步的光學表征揭示了其 151 ns 的短激發態壽命、0.0227 cm2 s-1的優異激子擴散擴散率和 ≈69%的高量子產率。
2）受這些發現的啟發，構建了基于全真空處理方法的深藍色PeLED，該方法已被證明是有機LED行業最成功的方法。這些器件在15.9 cd m-2的初始亮度下顯示出6.5%的最大外量子效率和50分鐘的工作半衰期。預計這項工作將激發對用于下一代 LED 應用的鑭系元素鈣鈦礦的進一步研究。
Luo, J., Yang, L., Tan, Z., Xie, W., Sun, Q., Li, J., Du, P., Xiao, Q., Wang, L., Zhao, X., Niu, G., Gao, L., Jin, S., Tang, J., Efficient Blue Light Emitting Diodes Based On Europium Halide Perovskites. Adv. Mater. 2021, 2101903.
https://doi.org/10.1002/adma.202101903
4. AM：化學剝離法制備面外有序層狀硼化物及其2D鈦基衍生物
未知結構和組成空間中的探索性理論預測是材料發現的組成部分。2011年，人們發現了MXenes，通過選擇性去除母體MAX相中的特定原子層而獲得MXenes。目前人們已經通過實驗實現了30多種MXenes。近日，林雪平大學Johanna Rosen，Martin Dahlqvist，Jie Zhou報道了選擇性蝕刻的概念可以從MAX/MXene擴展到層狀硼化物?？紤]到已知和預測的層狀硼化物的大量和豐富的化學成分，這一發現對新型3D材料及其2D衍生物及其應用具有深遠的意義。
本文要點：
1）在化學有序和固溶體的雙重約束下，利用金屬合金化時的兩個結晶學獨特的金屬（M）位，從理論上證明了T2相（即M5AB2）可得成分的擴展。預測的穩定的四元T2相有11個有序相和42個固溶體，研究人員擴展了這些硼化物的元素空間，其中有四個元素（Sc，Ti，Hf，Cr）在三元相中是未知的。
2）研究人員將Ti引入T2相的元素空間，通過合成面外化學有序的Ti4MoSiB2，對理論預測進行了實驗論證，這是o-MAB相家族中的第一個成員。此外，在ZnCl2熔鹽中對母體Ti4MoSiB2的Si和MOB亞層進行選擇性刻蝕，得到了二維衍生物TiOxCly的單層薄片。這種2D材料是一種半導體，實驗測量的直接帶隙為4.1 eV。此外，過濾后的2D TiOxCly基自支撐薄膜表現出很高的柔韌性，當用作電容電極時，表明了2D d-TiOxCly納米片在柔性超級電容器中的應用潛力。
研究人員提出了一種新的層狀硼化物材料，這種材料可以衍生成相應的二維層狀硼化物材料。這對于可獲得的性質及其在應用具有重要意義。
Martin Dahlqvist, et al, Out-Of-Plane Ordered Laminate Borides and Their 2D Ti-Based Derivative from Chemical Exfoliation, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202008361
https://doi.org/10.1002/adma.202008361
5. AM：一種用于便攜式/可穿戴應用的可持續且靈活的微刷面摩擦發電機
摩擦納米發電機 (TENGs) 是一種用于自供電電子產品的最先進的能量收集技術，但由于不可避免的摩擦，其磨損和退化可能會帶來顯著的耐用性和可持續性問題。近日，韓國釜山大學Suck Won Hong，香港大學Dong-Myeong Shin報道了開發了一種簡單而高效的基于微刷的裝置，其作為一種穩健可靠的 TENG （MB-TENG）表現出出色的性能，在面內滑動和垂直接觸分離工作中具有高達 20 V 的優異電勢和 3000 的高循環性。
本文要點：
1）這種MB-TENG 直觀簡潔的設計和柔性使其能夠采用各種形式的材料，包括聚合物、金屬和機織織物材料。此外，由于刷子長期以來一直是一種常見的手持工具，因此制造的 MB-TENG 可以進一步應用于人機交互摩擦帶電，以轉換人體運動的能量。
2）一些商業應用的小型電子產品，如智能手表和靈活的 EMG 模塊，可以通過從身體運動中收集和儲存電能來成功供電，從而使 MB-TENG 可用作通用的可穿戴能源器件。所提出的 MB-TENG 在可穿戴電源中具有可行的潛力，不僅可以用作便攜式能量收集器件，還可以用作人類活動識別和運動感應信號的轉換介質。
Jeonghwa Jeong, et al, A Sustainable and Flexible Microbrush-Faced Triboelectric Generator for Portable/Wearable Applications, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202102530
https://doi.org/10.1002/adma.202102530
6. AM：過渡金屬碳化物 (MXenes) 的高熵原子層
高熵材料 (HEM) 由于其多樣化的成分以及意想不到的物理和化學特性而具有巨大的能量存儲和轉換應用潛力。然而，具有完全暴露活性位點的高熵原子層的的相很容易分離，因此很難合成。近日，北京航空航天大學楊樹斌報道了通過選擇性蝕刻新型 HE-MAX (Ti1/5V1/5Zr1/5Nb1/5Ta1/5)2AlC，成功制備了一種過渡金屬碳化物的高熵結晶原子層，其中五種過渡金屬物種通過其固溶特性均勻地組成一塊MX板條。
本文要點：
1）由于具有較高的摩爾構型熵和較低的吉布斯自由能，五種尺寸相容且不熔化的過渡金屬元素使Mxene原子層高度穩定。
2）由此產生的高熵MXene原子層表現出明顯的晶格畸變，從而導致高機械應變。進而可以有效地引導鋰的形核和均勻生長行為，使鋰在HE-MXene層上無枝晶生長。實現了循環穩定性高達1200 h、深鍍鋰/剝離水平高達20 mAh cm?2的無枝晶鋰負極。
3）研究人員通過選擇性刻蝕高熵MAX相合成過渡金屬碳化物高熵原子層開辟了一條誘人的途徑。得益于高熵MAX相組成的多樣性，有望設計一系列原子薄的HEMs，從而極大地擴展了2D材料的家族。
這項研究為制備一類具有獨特物理化學特性的新型原子薄HEMs提供了新的思路，在催化、儲能、電磁屏蔽和超導等領域具有廣闊的應用前景。
Zhiguo Du, et al, High-Entropy Atomic Layers of Transition-Metal Carbides (MXenes), Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202101473
https://doi.org/10.1002/adma.202101473
7. AM：M-N-C (M = Fe, Co) 催化劑的氫鈍化以提高儲存穩定性和 ORR 活性
M-N-C（M=Fe，Co）是用于氧還原反應(ORR)等應用的高活性非貴金屬電催化劑。盡管人們已經對它們在質子交換膜燃料電池中的運行穩定性進行了廣泛研究，但關于決定其使用前性能維護的儲存穩定性尚不清楚。近日，北京航空航天大學水江瀾報道了考察了Fe-N-C催化劑在25天儲存前后的老化相關變化，旨在將催化劑的性能與催化劑老化時的微觀結構聯系起來。儲藏老化的Fe-N-C（ST-FeNC）中含有較多的含氧基團（C=O、C-O、O-H等）。與新鮮的FeNC相比，ORR活性要差得多?；诖?，提出了一種氫鈍化策略用于FeNC的表面改性，氫化催化劑記為H@FeNC。
本文要點：
1）H-端基可以保護Fe-N4的活性中心在儲存過程中不被氧化，從而提高催化劑的儲存穩定性。
2）在半電池測試中，儲藏老化后H@FeNC的半波電位衰減0.02 V，僅為ST-FeNC衰減的1/5。ST-FeNC的PEMFC活性（0.8 V下的電流密度）和峰值功率密度分別下降了79%和53%。相比之下，H@FeNC僅使PEMFC的活性降低了51%，峰值功率密度降低了25%，表現出明顯提高的儲藏穩定性。
3）H-端基還可以提高Fe-N4活性中心的催化活性，同時增加催化劑的疏水性，從而促進H@FeNC催化層中的傳質，提高活性中心的利用率。與FeNC相比，H@FeNC的PEMFC活性和峰值功率密度分別提高了27%和23%。
4）研究人員在Co-N-C催化劑上也觀察到了類似的促進效應，表明該方法對M-N-C型單原子（或中心）催化劑具有通用性。
Jieyuan Liu, et al, Hydrogen Passivation of M–N–C (M = Fe, Co) Catalysts for Storage Stability and ORR Activity Improvements, Adv. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adma.202103600
https://doi.org/10.1002/adma.202103600
8. AM: 基于內在自組裝蛋白質納米籠的腫瘤穿透和寡聚納米酶的模塊化組裝
具有類酶特性的納米材料的仿生設計已成為產生新型治療藥物的一種有希望的方法。然而，合成納米材料同時保持對幾何形狀和價態的高度控制是一個突出的挑戰。于此，南開大學黃興祿等人介紹了一種基于納米材料的合成生物學策略，該策略使用蛋白質構建塊的“自下而上”分層結合，精確和定量地剪裁高有序納米結構。
本文要點：
1）組裝的納米寡聚體具有可調節的蛋白質基序和多價結合域，有助于延長血液循環時間，通過直接靶向細胞受體在腫瘤細胞內積累，并通過轉胞吞機制深入腫瘤組織。
2）使用這些蛋白質/蛋白質納米寡聚體作為支架，作者通過在蛋白質納米籠的腔內原位摻入金屬納米簇，創造了一系列新的人工納米級金屬酶（納米酶）。納米酶能夠模擬類似過氧化物酶活性并產生細胞毒性自由基。與單獨的納米酶相比，寡聚納米酶的全身遞送顯示出顯著增強的治療和抗腫瘤益處。這項研究通過利用合成生物技術展示了對納米技術的新見解。
Liu, Q., et al., Modular Assembly of Tumor-Penetrating and Oligomeric Nanozyme Based on Intrinsically Self-Assembling Protein Nanocages. Adv. Mater. 2021, 2103128.
https://doi.org/10.1002/adma.202103128
9. Angew：可作為抗菌和抗生膜試劑的動態結構骨架
那慕爾大學Stéphane P. Vincent和蒙彼利埃大學Mihail Barboiu合成了一種動態結構骨架(DCFs)，并將其用于抑制和破壞生物膜。
本文要點：
1）實驗將一個三醛內核可逆地連接到二胺PEG連接子和各種中性、陰離子或陽離子頭上，從而制備生成一個DCF庫，其會在有銅綠假單胞菌和金黃色葡萄球菌存在的情況下生成多價樹突狀結構。研究發現，DCF的陽離子頭能夠顯著影響抗菌膜的活性。實驗結果表明，DCF3B的抗生物膜活性最佳，其具有聚乙烯亞胺頭。
2）與此同時，實驗將無活性的胍功能頭組裝到多價DCF3C中后發現，其能顯著地抑制生物膜的生長。在體外慢性傷口生物膜感染模型中的結果表明，DCF3C的性能明顯優于其他DCFs。綜上所述，DCFs可作為一類低成本、高效的生物膜破壞系統。
Andrei Diaconu. et al. Dynamic Constitutional Frameworks as antibacterial and antibiofilm agents. Angewandte Chemie International Edition. 2021
DOI: 10.1002/anie.202109518
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202109518
10. AEM：水溶液電解液中抑制析氫反應和促進氮還原的分子擁擠效應
析氫反應（HER）是電化學氮還原反應（NRR）中最棘手的問題之一，嚴重阻礙了NH3的生成選擇性和產率?？紤]到加氫反應在水溶液NRR過程中是必不可少的，只要質子含量和HER動力學能夠實現良好的平衡，酸性電解液將是用于NRR的最佳選擇。然而，目前還缺乏有效的電解液優化策略，即合理調節電解液以抑制HER和促進NRR，從而獲得令人印象深刻的NRR活性。
近日，香港城市大學支春義教授，美國波多黎各大學石河分校Zhongfang Chen報道了采用聚乙二醇（PEG400）作為水電解液添加劑來促進NRR，其中，由于分子擁擠效應（molecular crowding effect）而有效抑制了HER動力學。
本文要點：
1）研究發現，在PEG400聚合物的分子擁擠作用下，N2在含有電解液的PEG400中可以自由擴散到催化劑表面，形成無擾動的NRR；相反，PEG400的強氫鍵作用有效地抑制了H2O/H3O+的擴散，從而抑制了HER動力學。
2）實驗結果顯示，在TiO2納米陣列電極上，使用20 wt% PEG400的酸性電解液與純酸性電解液相比，NH3的法拉第效率（FE）（32.13%）和產率（1.07 μmol cm?2 h?1）分別提高了9.4倍和3.5倍。同時，在堿性電解質以及其他催化劑體系（Pd/C和Ru/C催化劑）中也實現了類似增強的NRR性能，表明這一策略具有通用性。
這些發現有力地證明了分子擁擠效應是一種簡單有效抑制HER副反應和提高NH3生成選擇性的策略。
Ying Guo, et al, Molecular Crowding Effect in Aqueous Electrolytes to Suppress Hydrogen Reduction Reaction and Enhance Electrochemical Nitrogen Reduction, Adv. Energy Mater. 2021
DOI: 10.1002/aenm.202101699
https://doi.org/10.1002/aenm.202101699
11. AFM：高耐鹽3D水凝膠蒸發器通過局部結晶法進行連續太陽能海水淡化
新興的界面蒸發太陽能海水淡化技術在緩解全球淡水危機方面顯示出巨大的潛力。然而，在蒸汽產生過程中，蒸發面的鹽沉積會導致蒸發率和長期穩定性的惡化。近日，大連理工大學唐大偉，李林報道了開發了一種利用水凝膠錐體蒸發器通過局部結晶實現穩定太陽能海水淡化的抗鹽策略。
本文要點：
1）該蒸發器由MXene纖維布和PVA水凝膠以及可變大小的鹽水通道組成，實現了良好的水分傳輸，即使處理高濃度鹽水也能在蒸發過程中保持蒸發表面的潤濕性。同時，巧妙地設計了圓錐體結構，便于微米級鹽水的輸送管理，提高了邊緣擇優結晶能力。
2）實驗結果顯示，錐體蒸發器在3.5 wt%普通鹽水中蒸發7 d，平均蒸發量為2.22 kg m?2 h?1，在鹽度為10~25 wt%的大范圍鹽水中平均蒸發率為2.07 kg m?2 h?1。鹽在邊緣結晶，從而將沉積的鹽與蒸發表面隔離。
3）研究人員通過實驗和數值計算的方法，對性能穩定的鹽析出機理進行了探討。此外，還通過實驗驗證了圓錐體蒸發器在去除重金屬離子或平衡pH值方面的潛力。
所設計的圓錐體蒸發器的長期穩定性能使太陽能海水淡化朝著實現實際應用的方向邁進。
Lin Li, et al, Highly Salt-Resistant 3D Hydrogel Evaporator for Continuous Solar Desalination via Localized Crystallization, Adv. Funct. Mater. 2021
DOI: 10.1002/adfm.202104380
https://doi.org/10.1002/adfm.202104380
12. ACS Energy Lett.: 熱管理實現更高效、更穩定的鈣鈦礦電池
在熱應力下，鈣鈦礦材料會遭受揮發性成分損失或離子遷移等問題，這對實際工作條件下的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的穩定功率輸出（SPO）具有極大的挑戰性。北京大學周歡萍和北京理工大學Yan Li等人在鈣鈦礦/空穴傳輸層界面引入了二氧化硅(SiO2)顆粒，由于SiO2具有較高的導熱性，同時作為散熱材料，并通過SiO2與未配位的鉛中心之間的配位成為鈣鈦礦表面鈍化劑。
本文要點：
1）基于SiO2修飾的器件實現了顯著改善的長期穩定性?；跓岱€定的空穴傳輸層組合物（Spiro-OMeTAD/PTAA）的器件的功率轉換效率 (PCE) 可達 22.29%；未封裝的器件在85°C下熱老化 1126 小時和在氮氣氛中SPO持續運行1235小時后分別保持91%和95%的初始效率。該工作有效地結合了熱管理和鈍化效應，以提高實際工作中PSC的效率和穩定性。
Fengtao Pei et al. Thermal Management Enables More Efficient and Stable Perovskite Solar Cells, ACS Energy Lett. 2021, 6, 3029–3036
https://doi.org/10.1021/acsenergylett.1c00999
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c00999
