1. Nature Nanotech.：利用共價有機骨架單層膜促進滲透能發電
滲透能，也被稱為“藍色能源”，通過將不同鹽濃度的溶液混合而成生，是一種巨大的、可持續的清潔能源。獲得滲透能的效率主要由跨膜性能決定，而跨膜性能又取決于離子導電性和對正負離子的選擇性。具有均勻孔和較高孔密度的原子或分子薄膜有望具備優異的離子滲透性和選擇性，但目前仍未研究。在本項研究中，國家納米科學中心唐智勇、李連山等人證明了，具有有序孔排列的共價有機骨架單層膜可以實現極低的膜電阻率和超高的離子電導率。
本文要點：
1）當用作滲透能發電裝置時，這種膜在混合人工海水和河流水時產生了超過200?W?m?2的輸出功率密度。這項工作開辟了具有原子精密結構的多孔單分子膜在滲透發電中的應用。
Jinlei Yang. et al. Advancing osmotic power generation by covalent organic framework monolayer. Nature Nanotechnology. 2022
DOI：10.1038/s41565-022-01110-7
https://doi.org/10.1038/s41565-022-01110-7
2. Nature Rev. Chem.：MXene 化學、電化學和儲能應用
MXenes多樣且可調節的表面和體相化學特性賦予其重要且獨特的性質，可用于儲能設備的許多組件。MXenes 在電池和超級電容器中提供多種功能，包括雙層和氧化還原型離子存儲、離子轉移調節、空間位阻、離子再分布、電催化劑、電沉積基底等。它們已被用于提高電極、電解質和隔膜的穩定性和性能。近日，香港城市大學支春義，德雷克塞爾大學Yury Gogotsi等對MXene 化學、電化學和儲能應用進行了總結。
本文要點：
1）作者討論了MXene 以及它們如何參與到電極、電解質、隔膜、金屬/無金屬陽極和儲能設備中的功能添加劑中，它們的特性與其化學相關。
2）作者討論了體相和表面化學使 MXene 組件在儲能設備中發揮作用的機制，并強調了潛在的化學性質-功能關系，這有助于制定先進 MXene 組件的設計標準。
3）最后，作者討論了從實驗室到市場最大化 MXene 組件的實際性能的當前趨勢、局限性和未來前景。
Xinliang Li, et al. MXene chemistry, electrochemistry and energy storage applications. Nat. Rev. Chem., 2022
DOI: 10.1038/s41570-022-00384-8
https://www.nature.com/articles/s41570-022-00384-8
3. Nature Nanotech.: 堅固全有機保護層助力高倍率高容量鋰金屬負極
由不穩定且異質鋰負極-電解質界面導致的不受控枝晶生長和低循環效率等問題嚴重制約了金屬鋰負極的實用化發展進程。近日，中山大學吳丁財和劉紹鴻等借助全有機界面保護層實現了金屬鋰負極無枝晶的穩定工作。
本文要點：
1）這種新型的全有機人工保護層的關鍵是使用聚（低聚（乙二醇）甲醚甲基丙烯酸酯）接枝、超交聯的聚（4-氯甲基苯乙烯）（xPCMS-g-PEGMA）納米球作為多孔納米填料來增強單離子導電鋰化Nafion（LN）膜。得益于剛性超交聯骨架，超交聯聚（4-氯甲基苯乙烯）（xPCMS）內芯可大幅提高LN膜的機械穩定性，而高度多孔的聚合物結構則使得人工保護層具有較輕的質量以及足夠的離子擴散通道。
2）此外，多毛的聚（低聚（乙二醇）甲醚-甲基丙烯酸甲酯）（PEGMA）鏈有利于xPCMS-g-PEGMA納米填料與LN的均勻復合，LN聚合物賦予保護層良好的結構完整性，這可以促進具有高Li+轉移數的均勻有效Li+擴散。因此，這種xPCMS-g-PEGMA/LN保護的鋰負極能夠在對稱電池中在10mA/cm2的超高電流密度下實現均勻的鋰沉積與剝離長達9100?h（>1?年）。值得注意的是，即便在10mA/cm2的超高電流密度和10mAh/cm2的超高容量下該負極也可以實現史無前例的超過2800?h的穩定工作。當與高負載正極匹配時配對時（xPCMS-g-PEGMA/LN保護的薄鋰負極（~10 mAh/cm2） 與空白鋰電池相比電池的穩定性也有很大提高。
Shimei Li et al, A robust all-organic protective layer towards ultrahigh-rate and large-capacity Li metal anodes, Nature Nanotechnology, 2022
DOI: 10.1038/s41565-022-01107-2
https://www.nature.com/articles/s41565-022-01107-2
4. Nature Energy: 用于低溫高功率密度水系氧化還原液流電池的雜多酸負極電解液
水溶液液流電池在低溫下的正常工作常常受到氧化還原活性物種溶解度低、電解液凍結以及反應動力學遲緩等因素的干擾。近日，香港中文大學盧怡君等報道了一種基于多電子的雜多酸（H6P2W18O62,HPWO）負極電解液能使得水溶液液流電池在低溫下穩定工作。
本文要點：
1）研究人員新報道的這種雜多酸負極電解液具有快速的氧化還原動力學、低凝固點以及高電子溶解性等優勢。該電解液中的離域電子和完全氧化態的W元素使其在不發生任何結構變化的情況下即可進行快速的六電子氧化還原反應，其室溫下電荷轉移速率常數高達6.8*10-3cm/s。
2）多金屬氧酸鹽（P2W18O626-）中的質子保證其在室溫和低溫下相比其他陽離子（如Li+/K+/Na+等）都具有更高的溶解度，這是因為H+的強溶劑化殼層能夠防止沉淀反應的發生。在這種高溶解度和Grotthuss傳導機制的作用下，雜多酸負極電解液具有最低的凝固點和最高的離子電導率。上述優勢使得基于HPWO的全釩液流電池能夠在-20攝氏度的低溫下在160mA/cm2的電流密度下實現高達79.6Ah/L電解液打的高容量。
Fei Ai et al, Heteropoly acid negolytes for high-power-density aqueous redox flow batteries at low temperatures, Nature Energy, 2022
DOI: 10.1038/s41560-022-01011-y
https://www.nature.com/articles/s41560-022-01011-y
5. Nature Commun.：Cd-CdCl2核殼納米粒子熟化機理
理解納米材料的納米結構熟化機理有助于理解納米材料的生長過程和應用前景，但是目前人們難以直接從觀測溶液中的納米結構熟化過程。有鑒于此，勞倫斯伯克利國家實驗室Haimei Zheng等報道通過液體池TEM進行原位原子分辨成像表征，觀測Cd-CdCl2核殼結構納米粒子的缺陷介導熟化過程。
本文要點：
1)熟化過程首先通過不完整CdCl2殼的溶解，隨后暴露于溶液的內核Cd開始被刻蝕。
2)生成納米粒子的過程。通過在殼上形成裂紋缺陷、隨后離子擴散，生成新納米粒子。隨后通過裂紋缺陷愈合，得到晶化核殼納米粒子。通過CdCl2殼中的裂紋缺陷的生成與愈合，同時伴隨著殼結構的畸變和晶化，從而實現溶液Cd-CdCl2核殼納米粒子的熟化。
Zhang, Q., Peng, X., Nie, Y. et al. Defect-mediated ripening of core-shell nanostructures. Nat Commun 13, 2211 (2022)
DOI: 10.1038/s41467-022-29847-8
https://www.nature.com/articles/s41467-022-29847-8
6. Nature Commun.：BiOBr納米片電荷傳輸動力學與光催化活性關系
構建內部電場對于分解水、CO2還原等電荷有關的氧化還原反應實現高效率電荷分離至關重要。但是目前人們還缺乏對內部電場定量影響電荷傳輸動力學。有鑒于此，福州大學王心晨、喻志陽等報道通過電子顯微表征技術，發現BiOBr納米片的(001)/(200)晶面連接處由于兩個連續的內建電場，導致光激發電子的不平衡聚集，通過金屬助催化劑作為探針，發現光激發電子在還原性晶面上呈現Gaussian特征分布。
本文要點：
1)通過分析模型，驗證光激發電荷呈Gaussian分布的原因，并且測試光激發電荷的擴散距離、電子的漂移距離。通過調節納米片的尺寸或者調節內建電場有關的漂移距離，發現當納米片的尺寸達到漂移距離的兩倍，電荷分離效率和光催化活性達到最高。
2)這項工作通過電荷轉移動力學，為精確構建高性能納米粒子光催化劑提供了一種可靠方法。
Luo, Z., Ye, X., Zhang, S. et al. Unveiling the charge transfer dynamics steered by built-in electric fields in BiOBr photocatalysts. Nat Commun 13, 2230 (2022)
DOI: 10.1038/s41467-022-29825-0
https://www.nature.com/articles/s41467-022-29825-0
7. Sci. Adv.：碳納米管石墨化聚結實現高性能碳纖維
理論考察結果顯示，CNT纖維具有優異的強度，但是實際情況CNT的機械性能比理論結果更低。有鑒于此，為了在宏觀尺度實現理論上的超高機械強度，西班牙馬德里高等材料研究院（IMEDA）Juan J. Vilatela、韓國水原大學Seongwoo Ryu、韓國科學技術研究院（KIST）Bon-Cheol Ku等報道發展了一種碳納米管通過聚結形成多維度納米結構的方法，將均勻排列的單壁/雙壁碳納米管束通過石墨化導致納米管發生坍塌、形成多層內壁結構。
本文要點：
1)這種納米結構形成內部相互連接的密堆積石墨疇網絡結構，表現接近完美的排列結構和非常高的縱向結晶度，因此提高碳納米管之間的剪切強度，同時維持較好的柔韌性。
2)得到的纖維具有優異的抗拉強度（6.57 GPa），優異的模量（629 GPa），優異的導熱性（482 W/m·K），優異的導電性（2.2 MS/m），性能突破了傳統方法制備的碳納米管纖維的極限。
Dongju Lee, et al, Ultrahigh strength, modulus, and conductivity of graphitic fibers by macromolecular coalescence, Sci Adv 2022, 8(16), eabn0939
DOI: 10.1126/sciadv.abn0939
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn0939
8. AM：適應腫瘤微環境的多肽水凝膠/納米凝膠復合材料用于增強分子靶向抑制和免疫激活
目前，已有多種宏觀/微觀生物材料被開發以用于控制藥物遞送和實現對惡性腫瘤的聯合治療。然而，藥物的負載比、釋放順序和時空分布的不確定性等問題嚴重阻礙了藥物的協同治療作用和臨床應用。有鑒于此吉林大學孫天盟教授、中科院長春應化所丁建勛研究員和Di Li開發了一種由熱敏水凝膠和活性氧(ROS)響應納米凝膠所組成、可適應腫瘤微環境的復合材料，并將其用于實現藥物的精確順序釋放，以增強分子靶向治療和增強免疫激活。
本文要點：
1）實驗將LY3200882(LY，一種選擇性轉化生長因子-β (TGF-β)抑制劑)包裹在對ROS響應的納米凝膠中，并將雷戈非尼(REG)均勻分散在熱敏水凝膠中而構建了Gel/(REG+NG/LY)。原位給藥后，REG會優先從水凝膠中釋放，以抑制腫瘤生長和促進的ROS生成，進而引發LY從納米凝膠中的按需釋放。研究表明，LY有助于阻止TGF-β升高誘導的腫瘤細胞上皮間充質轉化和免疫逃逸。
2）在皮下和原位結直腸腫瘤小鼠模型中，Gel/(REG+NG/LY)可通過增加腫瘤內CD8+ T細胞的浸潤和減少腫瘤相關巨噬細胞和髓樣源抑制細胞的募集以有效地抑制腫瘤生長和肝轉移，促進巨噬細胞從M2型向M1型極化，因此其在改善晚期癌癥患者預后方面具有重要的應用潛力。
Zhongmin Li. et al. A Tumor Microenvironments-Adapted Polypeptide Hydrogel/Nanogel Composite Boosts Antitumor Molecularly Targeted Inhibition and Immunoactivation. Advanced Materials. 2022
DOI: 10.1002/adma.202200449
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202200449
9. AM：通過金屬性阻塞表面態預測無機晶體表面催化位點
發展性能優異并且符合可持續發展前景的新型催化劑是工業化學過程的關鍵。這種問題需要人們對催化劑的起源深入理解，但是這仍存在著巨大挑戰。有鑒于此，馬克斯·普朗克固體化學物理研究所Claudia Felser、普林斯頓大學B. Andrei Bernevig、中科院寧波材料技術與工程研究所李國偉等報道一種新型方法，能夠鑒定具有金屬表面態的阻塞絕緣體OAIs(obstructed atomic insulator)材料催化活性位點。觀測發現的阻塞Wannier電荷中心通過對稱性效應被釘扎在一些空Wyckoff位點，因此存在這種位點的表面形成金屬性阻塞表面態OSSs（metallic obstructed surface states）。
本文要點：
1)提出并且驗證這種OSSs是材料的催化活性位點。分別在2H-MoTe2、1T′-MoTe2、NiPS3幾種體相單晶材料驗證，能夠與計算結果相符。這項工作說明，僅僅通過考察材料的對稱性和OWCC數目，能夠鑒定高活性催化劑。
2)通過這種方法對34013種拓撲平凡絕緣體材料進行考察，鑒定其中1788種獨特的阻塞絕緣體OAIs，其中的465種是具有前景的高性能催化劑。通過這個方法能夠用于搜索一系列異相氧化還原反應的催化劑。
Guowei Li, et al, Obstructed surface states as the descriptor for predicting catalytic active sites in inorganic crystalline materials, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202201328
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202201328
10. AM：三酶集成的NIR-II等離激元MOF用于實現酶級聯反應和三模態腫瘤治療
中南大學李明教授開發了一種三酶級聯系統plasEnMOFs，其能夠有效地消耗腫瘤內的葡萄糖并產生活性氧(ROS)，以用于實現與饑餓治療和化學動力學治療(CDT)相結合的等離激元熱療(PHT)。
本文要點：
1）研究表明，NIR-II等離激元光熱效應能夠增強葡萄糖的消耗和ROS的生成。此外，ZIF-8 MOFs的封裝保護也可以改善天然酶的化學和熱耐受性。
2）通過整合酶級聯反應和NIR-II光熱效應，該plasEnMOFs可通過饑餓/CDT/PHT聯合治療以對4T1異種移植腫瘤表現出優異的治療效果。綜上所述，這項工作充分證明了將天然酶級聯系統與等離激元MOFs相集成的策略在實現高效的酶促腫瘤治療方面具有非常顯著的優越性。
Guangzhi Zhou. et al. Near-infrared II plasmonic tri-enzyme integrated metal-organic frameworks with high-efficiency enzyme cascades for synergistic tri-modal oncotherapy. Advanced Materials. 2022
DOI: 10.1002/adma.202200871
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202200871
11. AEM: V/Mn共集成實現高比能超壽命NASICON型儲鋅正極
水溶液鋅離子電池由于相比傳統儲能體系具備原料高豐度、低成本、高安全性、環境友好等優勢而備受關注。開發具有高比能長壽命的正極材料對于實現水溶液鋅離子電池的實際應用至關重要。近日，東南大學胡林峰等將V元素和Mn元素同時集成到NASICON型正極材料中，借助兩種元素的氧化還原行為實現了對Zn2+的高效可逆儲存。
本文要點：
1）研究人員考慮到NASICON型正極材料通常電子電導率較低，因而通過簡單的溶膠-凝膠法及后續的750攝氏度氬氣氛圍下煅燒制備了石墨烯包覆的Na4VMn(PO4)3 (NVMP@GN)復合正極材料。在0.1A/g的電流密度下NVMP@GN正極表現出高達254.3mAh/g的可逆比容量，其平均放電電壓約為1.3V。這對應著高達309.7Wh/kg的能量密度和121.6W/kg的功率密度。
2）研究人員揭示了在Zn2+存儲過程中NVMP@GN復合正極材料經歷的NASICON相變過程以及對應的兩步V4+/V3+和Mn3+/Mn2+電荷轉移，這對于該材料實現高容量和高能量密度起到了重要作用。此外，石墨烯包覆還使得Zn2+擴散動力學以及電子傳導過程顯著加快。
Zeyi Wu et al, Simultaneous Incorporation of V and Mn Element into Polyanionic NASICON for High Energy-Density and Long-Lifespan Zn-Ion Storage, Advanced Energy Materials, 2022
DOI: 10.1002/aenm.202200654
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202200654?af=R
12. AEM: 抗氧化聚離子液體電解質實現4V和5V級固態鋰金屬電池
用于固態電池的聚合物固態電解質通常存在著離子電導率比較低、氧化穩定性較差等問題。近日，瑞士聯邦材料科學與技術研究所Chengyin Fu等利用離子液體聚合物以及離子液體增塑劑實現了兼備高離子電導和高抗氧化能力的聚合物固態電解質。
本文要點：
1）研究人員以聚（二烯丙基二甲基銨）雙（氟磺酰）酰亞胺（PDADMAFSI）作為聚合物基質，以N-丁基-N-甲基吡咯烷基雙（三氟甲基磺酰）酰亞胺（PYR13FSI）作為增塑劑并以LiFSI作為鋰鹽制備了這種聚離子液體電解質。之所以選擇PDADMAFSI和PYR13FSI是因為它們具有出色的化學穩定性和較寬的電化學穩定窗口。
2)相比傳統的具有鋰離子配位能力的聚合物基質來說，帶正電荷的PDADMA+鏈段能夠降低Li+與聚合物的配位能力，從而實現高離子遷移數。LiFSI則能夠降低Li+與FSI-陰離子之間的結合能并能夠與金屬鋰負極接觸時形成良好穩定的界面。因此，該聚合物電解質能夠使得4.5V級NCM811正極和5V級LiNi0.5Mn1.5O4正極穩定工作。
Chengyin Fu et al, A Polymerized-Ionic-Liquid-Based Polymer Electrolyte with High Oxidative Stability for 4 and 5 V Class Solid-State Lithium Metal Batteries, Advanced Energy Materials, 2022
DOI: 10.1002/aenm.202200412
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202200412?af=R
