1. Nature Commun.：Ru/HfO2中Hf-O-Ru鍵和氧空位的協同效應用于促進HER
Ru納米顆粒是一種用于析氫反應（HER）的高活性電催化劑。目前，基于Ru納米顆粒的高活性HER電催化劑大多以雜原子摻雜的碳為載體。很少使用大帶隙（大于5 eV）的金屬氧化物作為Ru納米顆粒的載體。近日，青島科技大學劉希恩教授，Qing Qin，韓國蔚山科學技術院Jaephil Cho研制了一種由Ru納米顆粒和Vo-HfO2組成的高效電催化劑，用于堿性電解液中的HER。
本文要點：
1）Ru納米顆粒與HfO2之間的相互作用是決定HER活性的關鍵因素。研究人員通過選擇不同的表面活性劑來調節Ru-O-HF鍵的數目，有目的地制備了一系列Ru/HfO2催化劑。
2）密度泛函理論（DFT）計算和實驗結果表明，控制Ru-O-HF鍵的數目可以提高Vo-Ru/HfO2-OP的HER活性。同時，VO也對HER活性起到了關鍵的促進作用。此外，通過Ru-O-HF鍵和引入VO的強金屬-載體相互作用可以顯著降低破壞H-OH鍵的勢壘，從而加速水的解離。
Li, G., Jang, H., Liu, S. et al. The synergistic effect of Hf-O-Ru bonds and oxygen vacancies in Ru/HfO2 for enhanced hydrogen evolution. Nat Commun 13, 1270 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-28947-9
https://doi.org/10.1038/s41467-022-28947-9
2. PNAS：用于促進光催化的分子光敏劑的有序非均相性
實現有序非均相對分子光敏劑的實際應用具有重要意義。然而，分子光敏劑的有序異質性仍然極具挑戰性。近日，天津理工大學鐘地長教授，魯統部教授報道了分子光敏劑的高度結晶非均相性可以獲得具有增強光催化活性的有序多相光催化劑。
本文要點：
1）研究人員提出了一種解決分子光敏劑異質性的超分子組裝方法，即通過π-π堆積作用，將溶液中的單核鋅(II)分子光敏劑進行遠距離有序組裝，得到了具有多孔結構的廉價固體光催化劑（π-1）。結果顯示，在Co(II)、Fe(III)或Ni(II)為助催化劑的情況下，π-1用于光催化CO2還原的活性明顯優于均相體系。
2）研究人員用單晶X射線衍射和X射線衍射吸收光譜相結合的方法確定了π-1分子篩的晶體結構和催化中心的精確位置，并在此基礎上通過理論計算揭示了π-1提高光催化CO2還原的機理。有序非均相后減小的能隙加速了電子的轉移，大大提高了光催化CO2還原的活性。
這項工作展示了一種開發晶態、非均相光催化劑的方法，該催化劑具有明確的結構和增強的催化性能。
Ji-Hong Zhang, et al, Ordered heterogeneity of molecular photosensitizer toward enhanced photocatalysis, PNAS, 2022
DOI: 10.1073/pnas.2118278119
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3. JACS：結晶驅動下的共軛聚合物原位納米化用于同步制備長度可控的一維納米顆粒
從聚合物中精確控制半導體納米材料的尺寸對于光電應用至關重要，然而，共軛聚合物的低溶解度使這一點極具挑戰性。近日，首爾大學Tae-Lim Choi在聚合過程中通過同步自組裝制備了長度可控的半導體一維（1D）納米顆粒。
本文要點：
1）研究人員首先成功地實現了前所未有的高可溶性共軛poly(3,4-dihexylthiophene)的活性聚合。然后，poly(3,4-dihexylthiophene)-block-polythiophene的嵌段共聚自發地生成了長度從15 nm到282 nm的窄分散的1D納米顆粒，長度根據結晶的聚噻吩核的大小而定。研究發現，高效率和長度控制的關鍵因素是高度增溶的外殼和緩慢的核聚合，從而有利于形核延伸而不是等線生長。
2）結合動力學和高分辨率成像分析，研究人員提出了一種獨特的機制，稱為結晶驅動的共軛聚合物原位納米化（CD-INCP），其中自發成核產生種子，然后以膠束為單位進行種子生長。此外，還通過擴鏈實驗實現了CD-INCP的“living”。
3）進一步簡化了CD-INCP，通過一次共聚將兩種單體加入在一起，但仍然可以生產長度可控的納米顆粒。
Soon-Hyeok Hwang, et al, Synchronous Preparation of Length-Controllable 1D Nanoparticles via Crystallization-Driven In Situ Nanoparticlization of Conjugated Polymers, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.1c13385
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4. EES：超薄鈣鈦礦衍生的Ir基納米片用于高性能電催化水分解
超薄二維（2D）納米結構由于其獨特的性質及其在不同領域的應用而受到越來越多的關注，但在不使用封端劑的情況下可控合成超薄2D納米結構仍然是一個挑戰。近日，廈門大學黃小青教授，廣東工業大學徐勇教授，蘇州大學Lu Wang報道了一種通過對鈣鈦礦氫氧化物進行熱處理來制備2D Ir基超薄納米片（NSs）（1.3 nm）的穩健策略。
本文要點：
1）研究人員系統地研究了熱處理過程中的組織轉變。原位表征表明，氫氧化鋅中豐富的氫鍵導致了NSs的自組裝，從而形成了交聯和褶皺的形貌。在H2/Ar氣氛中熱處理后，在50?200 °C溫度范圍內，ZnIr(OH)6發生脫水和非晶化形成無定形氧化物，在H2存在下進一步演化為晶態Ir和氧化鋅。
2）合成的超薄IR基NSs在高溫（例如，300 °C）下表現出高度的穩定性，并在整體水分解方面表現出優異的性能。在堿性電解液和酸性電解液中，電池電壓分別只需要1.482 和1.508 V即可獲得10 mA cm?2的電流密度，明顯低于商用的Pt/C|IrOx（堿性電解液為1.548 V，酸性電解液為1.553 V）。
本工作不僅為合成無封端劑的2D-Ir基納米固體材料提供了一種簡便的策略，而且促進了電催化及其他領域催化劑設計的基礎研究。
Shangheng Liu, et al, Ultrathin Perovskite Derived Ir-Based Nanosheets for High-Performance Electrocatalytic Water Splitting, Energy Environ. Sci., 2022
DOI: 10.1039/D1EE03687D
https://doi.org/10.1039/D1EE03687D
5. Angew：ATP可誘導突發的圓極化發光與加密
仿生ATP-驅動超分子組裝對理解各種生物過程和耗散系統很重要。有鑒于此，中科院化學研究所的劉鳴華、張莉等研究人員，發現ATP可誘導突發的圓極化發光與加密。
本文要點：
1）研究人員報告一個ATP-驅動的手性組裝，并通過非手性三聯吡啶基Zn(II)復合物與核苷酸的相互作用，表現出圓偏振化學發光（CPL）。
2）研究人員發現，雖然金屬配合物可以與核苷酸共組裝成熒光組裝體，但只有呋喃取代的三聯吡啶復合物與ATP的組合表現出強烈的CPL，其不對稱系數高達0.20. 這意味著這一復合物可以CPL作為信號來識別ATP，為ATP加密提供了一個例子。
3）有趣的是，當ATP在酶催化水解下轉變為ADP或AMP，CPL會減弱或消失。加入ATP則會重新產生CPL，因此該系統可作為ATP誘導的CPL系統。
本文研究工作是ATP誘導的CPL的第一個例子。
Huahua Fan, et al. ATP-Induced Emergent Circularly Polarized Luminescence and Encryption. Angewandte Chemie, 2022.
DOI：10.1002/anie.202200727
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202200727
6. AM：具有{100}晶面的銀-銅Janus納米結構的限制生長用于高選擇性串聯電催化CO2還原
電催化二氧化碳（CO2）還原反應（CO2RR）具有促進碳中性的巨大潛力。然而，CO2RR對多碳產物的選擇性仍然很低，無法滿足實際應用的需要。近日，香港城市大學Zhanxi Fan，香港理工大學黃勃龍教授，新加坡A*STAR的Shibo Xi精細合成了三種具有{100}面的Ag-Cu Janus納米結構（JNS-100），用于高選擇性串聯電催化CO2RR為多碳產物。
本文要點：
1）通過控制Cu前驅體的表面活性劑和還原動力學，實現了Cu在Ag納米立方體六個等值面之一上{100}面的受限生長。
2）與Cu納米立方體相比，Ag65-Cu35 JNS-100在較小負電位下用于CO2RR，對乙烯和多碳產物顯示出更高的選擇性。
3）密度泛函理論（DFT）計算表明，Ag65-Cu35 JNS-100的補償電子結構和一氧化碳溢出效應有助于提高CO2RR的性能。
這項研究為設計先進的串聯式催化劑提供了有效的策略，為CO2RR的廣泛應用奠定了基礎。
Yangbo Ma, et al, Confined growth of silver-copper Janus nanostructures with {100} facets for highly selective tandem electrocatalytic carbon dioxide reduction, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202110607
https://doi.org/10.1002/adma.202110607
7. AM：用于智能機器人和自動車輛的自供電雙型信號矢量傳感器
自動控制系統是一種能夠降低人工成本和提高工作效率的有效技術。矢量運動監測對于自動控制系統的正常運行而言是必不可少的。中科院北京納米能源與系統研究所王杰研究員設計了一種自供電的雙信號摩擦電納米發電機(DS-TENG)，它能夠將交流TENG和直流TENG集成在一起，以實現基于脈沖信號計數的矢量運動實時監測。
本文要點：
1）DS-TENG能夠避免傳統的基于信號幅值的自供電傳感器對工作環境較為敏感的缺點，能夠實現較高的傳感精度，并可在往復運動50萬次后保持穩定。此外，DS-TENG也能夠通過反向運動時信號類型的自供電切換以實現有效的運動方向識別。
2）研究表明，這種雙信號TENG在矢量運動監測和軌跡示蹤方面具有較高的精度和自動方向識別能力，可為未來自供電TENG傳感器在自動控制系統中的應用提供新的參考。
Shaoxin Li. et al. A Self-Powered Dual-Type Signal Vector Sensor for Smart Robotics and Automatic Vehicles. Advanced Materials. 2022
DOI: 10.1002/adma.202110363
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202110363
8. Adv. Sci.：鈣鈦礦太陽能電池可升級印刷技術的最新進展
僅僅十多年的時間，鈣鈦礦太陽能電池（PSC）已經成為下一代光伏技術，因為與硅太陽能電池相比，鈣鈦礦太陽能電池具有飛漲的功率轉換效率（PCE）、低成本和簡單的制造技術。已經開發了幾種方法和程序來制造高質量的鈣鈦礦薄膜，以提高可擴展性和商業化 PSC。最近發現刮刀涂布、槽模涂布、噴涂、柔版印刷、凹版印刷、絲網印刷和噴墨印刷等幾種印刷技術在控制成膜方面非常有效，PCE提高了21%以上。陜西師范大學劉生忠和阿聯酋國立大學Adel Najar等人對此展開綜述。
本文要點：
1）首先總結了這些印刷技術為擴大鈣鈦礦薄膜以及空穴傳輸層 (HTL)、電子傳輸層 (ETL) 和 PSC 電極所做的深入研究。
2）最后，本綜述描述了未來的研究范圍，以克服印刷技術在 PSC 商業化方面面臨的挑戰。
Parida, B., Singh, A., Kalathil, A. K., Sangaraju, S., Sundaray, M., Mishra, S., S. (Frank), , Najar, A., Recent Developments in Upscalable Printing Techniques for Perovskite Solar Cells. Adv. Sci. 2022, 2200308.
DOI：10.1002/advs.202200308
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202200308
9. AEM：含小分子有機碳酸鹽的聚硅氧烷基單離子導電聚合物混合電解質用于高能大功率鋰金屬電池
單離子導電聚合物電解質被認為是實現高性能固態鋰金屬電池的極具吸引力的材料。近日，烏爾姆亥姆霍茲研究所Dominic Bresser，Stefano Passerini研究了聚硅氧烷基單離子導體(PSiO)。
本文要點：
1）研究人員通過簡單的硫醇-烯反應合成了PSiO，當與聚偏氟乙烯-共六氟丙烯（PVDF-HFP）共混時，得到了柔性和自立的聚合物電解質膜（PSiOM）。當加入57 wt%的有機碳酸鹽時，這些聚合物膜在20 °C時提供了>0.4 mS cm?1的Li+電導率和超過4.8 V的寬電化學穩定窗口。
2）優異的電化學穩定性使得對稱Li||Li電池以及高能Li||LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2（NMC622）和Li||LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2（NMC811）電池在相對較高的放電和充電率下進行數百次循環。值得注意的是，具有高質量負極的Li||NMC811電池在1.44 mA cm?2的高電流密度下可提供超過76%的容量保持率，從而使該聚合物電解液適合于高性能電池應用。
Hai-Peng Liang, et al, Polysiloxane-Based Single-Ion Conducting Polymer Blend Electrolyte Comprising Small-Molecule Organic Carbonates for High-Energy and High-Power Lithium-Metal Batteries, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202200013
https://doi.org/10.1002/aenm.202200013
10. AEM：新型氧空位Ce摻雜的MoO3超薄納米片負極材料助力超高能量密度的非對稱超級電容器
非對稱超級電容器（ASC）滿足了儲能器件對高功率、高能量的需求，但負極材料的低電容嚴重阻礙了ASC的發展。MoO3具有較高的理論容量，是一種理想的負極材料，但其較低的電導率又限制了電容儲能的應用。近日，江西科技師范大學Jingkun Xu，Congcong Liu，Weiqiang Zhou利用簡單的水熱法制備了一種富氧空位Ce摻雜的MoO3（OV-MoO3/Ce）超薄納米片負極材料，其厚度為1.51~2.01 nm。
本文要點：
1）研究發現，通過調節Ce摻雜濃度，可以控制MoO3的納米結構由粗大的納米帶轉變為超薄的納米片狀。同時，在OV-MoO3晶格中摻入Ce還可以引入大量的氧空位，而不會引入Ce氧化物和其他雜質。
2）優化后的OV-MoO3/Ce電極具有豐富的氧空位、較高的比表面積以及加速的離子擴散和電荷遷移率，具有較高的比電容（2 mV s-1時為1439.0 F g-1，5 A g-1時為1446.3 F g-1）和良好的循環穩定性。
3）更令人印象深刻的是，采用優化的OV-MoO3/Ce作為負極材料組裝的ASC在800 W kg-1的功率密度下可以提供150.0 Wh kg-1 的超高能量密度，該組裝的ASC器件的實際演示突出了其在高儲能方面的巨大潛力。
Liming Xu, et al, Advanced Oxygen-Vacancy Ce-Doped MoO3 Ultrathin Nanoflakes Anode Materials Used as Asymmetric Supercapacitors with Ultrahigh Energy Density, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202200101
https://doi.org/10.1002/aenm.202200101
11. AEM：應力釋放功能化的液態金屬-Mxene層用于無枝晶鋅金屬負極
鋅（Zn）負極具有理論容量高（820 mAh g-1）、環境友好、安全性好等優點，在Zn基電池中具有廣闊的應用前景，但其枝晶結構難以控制，極大地阻礙了其實際應用。近日，北京航空航天大學楊樹斌教授設計了一種特殊的非模數液體增益電極來幫助理解Zn負極的失效機理，證明了電鍍Zn負極中存在巨大的結晶應力，導致大量Zn枝晶的快速生長。
本文要點：
1）為了解決這一問題，在柔性MXene層上制備了富鋅液態金屬（ZnGaIn）負極（ZnGaIn//Mxene），從而有效地釋放了電鍍Zn負極中的應力。此外，由于鋅基液態金屬的存在，大大降低了成核勢壘，同時使Zn的成核過電位降低到0 V（vs. Zn2+/Zn）。
2）所制備的柔性Zn基負極具有長循環壽命和高達8.0 mA cm?2的高倍率性能。與MnO2正極相結合，以ZnGaIn//MXene為負極的全電池具有穩定、長壽命的特點，為下一代鋅基電池的發展提供了極大的便利。
Jianan Gu, et al, Stress-Release Functional Liquid Metal-MXene Layers toward Dendrite-Free Zinc Metal Anodes, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202200115
https://doi.org/10.1002/aenm.202200115
12. Nano Res.：離子擴散誘導雙層摻雜制備穩定高效的鈣鈦礦太陽能電池
鈣鈦礦層、電子傳輸層（ETL）及其界面與載流子傳輸和提取密切相關，對電流密度有顯著影響。因此，功能層不令人滿意的電性能對最大化鈣鈦礦太陽能電池（PSC）電流密度的熱力學潛力提出了嚴峻挑戰。重慶大學臧志剛和陳江照等人報道了一種離子擴散誘導的雙層摻雜策略，用于高效穩定的 PSC，其中將LiOH直接添加到SnO2 膠體分散溶液中。
本文要點：
1）結果表明，少量的 Li+離子留在 ETL 和摻雜的SnO2中，而大量的Li+離子擴散到SnO2/鈣鈦礦界面并進入鈣鈦礦層，并自發形成梯度濃度分布。
2）Li+離子摻雜賦予鈣鈦礦和SnO2層改善的電性能，這有助于促進載流子傳輸和提取。此外，摻雜后鈣鈦礦薄膜的結晶度和晶粒尺寸得到增強。與對照器件（PCE = 19.26%）相比，摻雜器件提供了 21.31% 的更高功率轉換效率（PCE）以及改善的環境穩定性。
3）這項工作通過化學摻雜策略展示了一種簡單有效的離子擴散誘導雙層，以促進鈣鈦礦光伏器件的發展。
Zhuang, Q., Wang, H., Zhang, C. et al. Ion diffusion-induced double layer doping toward stable and efficient perovskite solar cells. Nano Res. (2022).
https://doi.org/10.1007/s12274-022-4135-7
