1. Nature Commun.：石墨炔納米孔氣體分離膜
人們認為通過二維材料構建的納米多孔膜可能實現優異的氣體選擇性傳輸能力和優異的氣體滲透能力。有鑒于此，中科院化學所李玉良、廈門大學胡晟、曼徹斯特大學Andre K. Geim等報道多層二維石墨炔構建厚度~100 nm膜，對He等較輕的惰性氣體快速的Knudsen型氣體滲透現象，同時阻礙質量更重的惰性氣體滲透。
本文要點：
1）通過同位素標記、液氮溫度測試，發現這種看似矛盾的氣體傳輸現象是因為高濃度的直通孔（straight-through holes，孔的密度達到~0.1 %）導致，較重的原子更容易吸附在孔壁上，因此阻礙較重原子的Knudsen流動。這項工作為研究納米尺度氣體傳輸機理提供機會。
2）在這項工作中，通過石墨炔構建納米多孔膜，實現了快速的選擇性氣體穿透，通過同位素標記實驗、液氮溫度測試、二元混合氣體分子實驗，說明較重的氣體與孔的相互作用是實現選擇性滲透的關鍵。
Zhou, Z., Tan, Y., Yang, Q. et al. Gas permeation through graphdiyne-based nanoporous membranes. Nat Commun 13, 4031 (2022)
DOI: 10.1038/s41467-022-31779-2
https://www.nature.com/articles/s41467-022-31779-2
2. Nature Commun：Co-TiO2二維亞納米膜高效率污水降解
由于全球面臨著淡水短缺和清潔水源的供應缺乏問題，因此需要發展高性能的水純化與消毒去污技術，在各種材料中，異相催化劑是一種具有較高前景的解決方法。在催化領域，在低于納米尺度的空間進行限域催化反應是個重要挑戰性課題，因為難以在形成亞納米尺寸的孔同時具有原子催化位點，同時需要保證孔內部的傳質與反應物種的壽命之間能夠匹配。
有鑒于此，清華大學張正華等報道通過Co摻雜的TiO2納米片材料的4.6 ?二維層空間，實現了亞納米空間限域催化降解污水，實現了未曾預料的污水污染物降解催化反應速率。
本文要點：
1）污水催化降解實驗結果顯示，對目標污染物的降解速率比目前性能最好的方法，降解速率提高5-7個數量級，在100 h連續降解過程中實現100 %的降解率。這種方法能夠在<30 ms的保留時間實現~100 %污水降解效率，而且這種方法能夠拓展到其他二維材料的組裝膜。
2）這項工作為發展亞納米限域催化提供機會，為實現高效率水純化的高效率催化劑設計提供經驗。
Chenchen Meng, et al, Angstrom-confined catalytic water purification within Co-TiOx laminar membrane nanochannels, Nature Commun, (2022) 13, 4010
DOI: 10.1038/s41467-022-31807-1
https://doi.org/10.1038/s41467-022-31807-1
3. Nature Commun.：玻璃態普魯士藍MOF
普魯士藍類似物（PBAs）作為多孔配位聚合物/MOF，能夠通過豐富的結構組成，實現各種各樣的功能。但是PBA的結構發展目前局限在晶體材料，對于玻璃態的PBA還沒有相關的研究報道。有鑒于此，京都大學Satoshi Horike等報道通過機械力學引起晶體材料轉變為玻璃態的方法制備玻璃態PBAs材料，并且研究這種玻璃態的PBAs材料性質。
本文要點：
1）表征驗證，晶體轉變為玻璃態后，金屬-配體-金屬的連接結構得以保留，因此玻璃態PBAs仍具有骨架結構所決定的功能。晶體轉變為玻璃態的過程中伴隨著形成CN-缺陷位點，同時金屬位點被還原。因此導致PBA重新晶化的過程形成增強的孔結構，而且進一步改善相互分離的可接觸型的孔。發現，玻璃化的PBA材料機械穩定性與缺陷位點密度和間隙水分子有關。
2）這項研究展示了機械力學為發展沒有液體狀態的骨架材料玻璃態材料提供機會和可能。
Ma, N., Ohtani, R., Le, H.M. et al. Exploration of glassy state in Prussian blue analogues. Nat Commun 13, 4023 (2022)
DOI: 10.1038/s41467-022-31658-w
https://www.nature.com/articles/s41467-022-31658-w
4. JACS：在精心設計的共軛聚合物/鈣鈦礦量子點界面上定制電荷分離用于光催化原子轉移自由基聚合
與傳統的有機配位體形成鮮明對比的是，能夠產生穩定的金屬鹵化物鈣鈦礦納米晶與共軛聚合物（CPs）緊密相連，有望在其界面定制電荷載流子動力學，對于這種獨特的半導體、有機?無機納米材料在光電子學中的應用至關重要。然而，目前關于這一點尚未得到進一步探索。
近日，佐治亞理工學院林志群教授首次報道了通過精確調節CP-配位的單分散鈣鈦礦QD中CP的長度以及鈣鈦礦QD的尺寸，在一系列精心設計的CP/鈣鈦礦QD界面上定制電荷分離，具有交錯的II型能帶排列。相關的快速電荷分離動力學反過來又使它們作為有效的光催化劑用于感興趣的單體的有效的p-ATRP。值得注意的是，連接的CPs的長度和鈣鈦礦QD的大小對電荷分離動力學和p-ATRP有深刻的影響。
本文要點：
1）研究人員選擇聚3-己基噻吩環(P3HT)和CsPbBr3作為模型CP和鈣鈦礦型QD。首先，通過利用一系列單分子、兩親性星形聚(丙烯酸)嵌段-聚(3-己基噻吩基)（記為PAA-b-P3HT）嵌段共聚物（每個嵌段的分子量可調）作為納米反應器，制備了一系列P3HT連接的、均勻的直徑和P3HT長度的CsPbBr3 QD。
2）不同分子量的PAA內部的親水線圈狀嵌段直接導致CsPbBr3 QD的生長，從而決定了它們的直徑。另一方面，由于PAA-b-P3HT中PAA和P3HT嵌段之間的原始共價鍵，不同分子量的外疏水共軛P3HT嵌段作為表面配體緊密而牢固地拴在CsPbBr3 QD的表面。
3）結果，形成了大量P3HT連接的均勻的CsPbBr3 QD，表現出一系列對水、熱、光和極性溶劑的良好穩定性，并在P3HT和CsPbBr3 QD之間產生了良好的交錯的II型帶對齊，以實現有效的電荷分離(在P3HT/CsPbBr3 QD的物理混合物中僅為0.31 ns，這意味著本征帶間光致發光壽命減少了7倍)。
4）P3HT/CsPbBr3 QD具有顯著的穩定性和高效的電荷分離特性，因此對多種單體的p-ATRP具有穩定和可控的反應動力學。因此，通過單分子星形嵌段共聚物策略能夠構建CP-連接的單分散鈣鈦礦QD，并方便地調節兩種成分的尺寸，以深究光學性質和電荷載流子動力學，這種能力將鞏固這種獨特類型的納米材料在催化、光電子學、納米技術和生物技術中的進步和效用，避免了與配體解離、絕緣小分子配體特性、不均勻形態和鈣鈦礦QD的大量過去工作中的相分離相關的一系列問題。
Shuang Liang, et al, Tailoring Charge Separation at Meticulously Engineered Conjugated Polymer/Perovskite Quantum Dot Interface for Photocatalyzing Atom Transfer Radical Polymerization, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c04680
https://doi.org/10.1021/jacs.2c04680
5. Angew：金屬有機框架光子玻璃的高效直接超長全磷光
實現高效和超長的室溫磷光（RTP）具有重要意義，但由于激發態壽命和光致發光量子產率（PLQY）之間的內在競爭，這仍然是一個挑戰。近日，北京師范大學Dongpeng Yan等報道了一種新型透明透明金屬有機框架 (MOF) 體相玻璃（Zn-DCI-glass 和 Cd-DCI-glass），它是通過自下而上的自組裝策略制備的，在環境條件下表現出直接的超長全磷光（壽命：630.15 ms），PLQY 高達75% 和 58.4%。
本文要點：
1）這些宏觀 MOFs 玻璃具有高楊氏模量和硬度，可提供剛性環境以減少非輻射躍遷并增強三重態激子。
2）光譜技術和理論計算表明，MOF 玻璃的光致發光直接來源于不同的三重激發態，表明其具有很強的顏色可調余輝發射能力。
3）作者進一步基于制備的高效和純RTP MOF光子玻璃開發了信息存儲和發光器件。
Bo Zhou, et al. Highly Efficient and Direct Ultralong All-Phosphorescence from Metal?Organic Framework Photonic Glasses. Angew. Chem. Int. Ed., 2022
DOI: 10.1002/anie.202208735
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202208735
6. Angew綜述：電催化 CO2 還原反應的微環境工程
電催化CO2還原反應(eCO2RR)與可再生能源相結合以生產增值燃料和化學品是實現碳中和能源循環的重要策略，近年來引起了極大的關注。該領域之前的綜述文章多關注eCO2RR的催化劑本身，近日，溫州大學Shun Wang，Huile Jin，Zheng-Jun Wang，新加坡南洋理工大學Xin Wang等將注意力延伸到電催化中心周圍的微環境這一特殊主題上，并全面概述了最近的研究進展。
本文要點：
1）作者根據與電催化活性位點相關的組分，即催化劑表面、底物、共反應物、電解質、膜和反應器，對微環境進行分類。
2）在大多數已報道文章的支持下，詳細討論了影響 eCO2RR 催化性能的相關因素，并提到了現有的挑戰和潛在的解決方案。
3）還提出了eCO2RR未來研究方向的展望，包括不同微環境因素的整合，通過耦合碳捕獲和轉化向工業應用的擴展，以及產品的分離。
Jing-Jing Lv, et al. Microenvironment Engineering for the Electrocatalytic CO2 Reduction Reaction. Angew. Chem. Int. Ed., 2022
DOI: 10.1002/anie.202207252
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202207252
7. AM：原子單層Si9C15的實驗實現
單層SixCy構成了一個重要的二維 (2D) 材料家族，預計具有蜂窩結構和明顯的帶隙。然而，由于其二元化學性質和缺乏具有層狀結構的體相多晶型物，迄今為止，此類材料的制備一直具有挑戰性。近日，中科院物理研究所高鴻鈞，Geng Li，中國科學院大學Wu Zhou，Lizhi Zhang等報道了在Ru (0001)和Rh(111)襯底上合成原子單層Si9C15。
本文要點：
1）首先，在 Ru(0001) 或 Rh(111) 基底上生長石墨烯層。然后將硅原子蒸發到石墨烯表面，再進行高溫退火以激活Si和石墨烯之間的反應，形成Si9C15 層。
2）掃描隧道顯微鏡 (STM)、X 射線光電子能譜 (XPS)、掃描透射電子顯微鏡 (STEM) 和密度泛函理論 (DFT) 計算的組合研究表明Si9C15的二維晶格是一種buckled蜂窩結構。
3）單層Si9C15顯示出半導體行為，帶隙約為 1.9 eV。此外，Si9C15晶格在暴露于環境條件后仍保持完整，表明其空氣穩定性良好。
該工作擴展了二維材料庫，并為未來的納米電子學和納米光子學研究提供了一個有前景的平臺。
Zhao-Yan Gao, et al. Experimental Realization of Atomic Monolayer Si9C15. Adv. Mater., 2022
DOI: 10.1002/adma.202204779
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202204779
8. AM：單晶鈣鈦礦p-n結納米線陣列用于超靈敏光電檢測
高靈敏光電探測器在現代光電集成電路中發揮著重要作用。由于其高效的載流子分離，構造p-n結已被證明是實現靈敏光電檢測的一種特別有效的方法。基于有機-無機雜化鈣鈦礦的p-n結光電探測器結合了良好的光電性能和易加工性等優點，在實際應用中具有巨大的潛力。到目前為止，這些器件通常由多晶薄膜制成，其載流子傳輸效率較差，阻礙了其光響應性的進一步提高。近日，中科院化學所Yong Sheng Zhao，北京師范大學Fengqin Hu等報道了一種基于單晶鈣鈦礦 p-n 結納米線陣列的超靈敏光電探測器。
本文要點：
1）單晶鈣鈦礦 p-n 結納米線陣列不僅具有高結晶度，可實現有效的載流子傳輸，而且還形成了促進高效載流子分離的內置電場。
2）基于此，這些器件在 405 nm 至 635 nm 的寬光譜范圍內表現出出色的光敏性，在 532 nm 處具有 2.65 × 102 A/W 的出色響應度。
該工作將為實際光電應用的高性能光電探測器的設計和構造提供新的見解。
Yuwei Guan, et al. Single-crystalline Perovskite p-n Junction Nanowire Arrays for Ultrasensitive Photodetection. Adv. Mater., 2022
DOI: 10.1002/adma.202203201
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202203201
9. AM：超高多孔氧化鎂微粒用于熱能存儲
持續的工業發展增加了對能源的需求。不可避免地，人們正在使用各種方法穩步推進能源的開發。與其發展一種新的能源，不如建立一個儲存工業產生的廢熱的系統，作為一種有用的策略。其中，MgO/Mg(OH)2的水合脫水反應對環境友好，毒性和風險較低，儲量大。因此，它是一種很有前景的蓄熱系統候選者。近日，韓國亞洲大學Hak Ki Yu，成均館大學Jae-Young Choi，Bum Jun Kim等報道了使用超高多孔顆粒來最大限度地提高純MgO的儲熱效率。
本文要點：
1）作者通過低成本和可大量生產的溶液合成方法成功地合成了多孔 MgO 的起始材料。多孔MgO的表面積和孔隙率可以通過煅燒溫度來控制。
2）由于其表面積大，獲得的最大表面積MgO的蓄熱率達到了理論值的90.3%，并且反應速率非常高。
3）此外，在填充和排空多孔區域時可能由反應之間的體積變化引起的結構坍塌備阻止，確保了循環穩定性。
作者認為多孔結構是克服金屬氧化物材料熱化學儲存主要缺點的有前景的手段，所報道的超高多孔氧化鎂微粒可用于構建生態友好型蓄熱系統。
Youngho Kim, et al. Ultra-high porous MgO micro-particles for heat energy storage. Adv. Mater., 2022
DOI: 10.1002/adma.202204775
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202204775
10. AM：三維鐵電疇壁
鐵電疇壁是準二維系統，對非易失性存儲器、憶阻器技術和具有超小特征尺寸的電子元件的發展具有重要意義。例如，電場可以改變疇壁相對于自發極化的方向，并在電阻和導電狀態之間切換，從而控制電流。然而，嵌入在 3D 材料中的疇壁并不是完全平坦的，并且可以形成網絡，從而導致復雜的物理結構。近日，挪威科技大學Dennis Meier等結合聚焦離子束 (FIB)、掃描電子顯微鏡 (SEM) 和掃描探針顯微鏡 (SPM) 來解析鐵電ErMnO3中的 3D 疇壁結構，同時以納米級空間精度記錄傳輸特性。
本文要點：
1）FIB-SEM 斷層掃描數據將電子傳導與單個實驗中疇壁的局部方向相關聯，并有助于揭示注入電流如何在 3D 疇壁網絡中傳播的實際計算。
2）通過斷層顯微技術和有限元建模結合研究，作者闡明了疇壁在體相中的貢獻，并表明曲率效應對于局部傳導到納米級的重要性。
這些發現為電流在疇壁網絡中的傳播提供了見解，揭示了控制它的額外自由度，并為基于疇壁的技術的設計提供了定量指南。
Erik D. Roede, et al. The Third Dimension of Ferroelectric Domain Walls. Adv. Mater., 2022
DOI: 10.1002/adma.202202614
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202202614
11. Nano Lett.：3D活性涂層制備的堅固、導電和高負載纖維形電極用于柔性儲能設備
柔性電源對于實現便攜式和可穿戴電子產品的廣泛使用至關重要。近日，廣西大學Zhi Qun Tian等通過 3D 活性涂層技術開發了一種制造纖維電極的簡便通用策略，其將帶有電極糊的步進注射器同步注射到旋轉的導線上，這與沒有集電器的傳統直寫 3D 打印不同。
本文要點：
1）通過根據一組推導方程調整關鍵工藝參數，可以準確有效地制造一系列具有不同涂層重量的電極。
2）所展示的纖維狀Zn-MnO2電池在不銹鋼線上具有14.9 mg cm-2的高商業ε-MnO2負載量，展現出108 mWh cm-3的能量密度；同時與商業多孔石墨烯的纖維狀超級電容器表現出 142.9 F g–1 的高電容和彎曲 10,000 次循環的良好耐久性。
該工作在材料和用于柔性儲能設備的纖維狀電極之間架起了一座橋梁。
Xingxian Lan, et al. Robust, Conductive, and High Loading Fiber-Shaped Electrodes Fabricated by 3D Active Coating for Flexible Energy Storage Devices. Nano Lett., 2022
DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01290
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.2c01290
12. ACS Nano：具有分層結構的氧化石墨烯復合材料
在自然界的演化過程中，許多動植物都進化出一種特殊的結構，分層結構，例如木材，骨頭，海綿，外骨骼，珍珠殼等，均能觀察到這種分層結構，它們的主要成分是脆性的，但整體卻表現出非凡的強度與韌性。深入了解材料的分層結構對于開發工程材料具有重大的意義。
在已發表的研究中，已有使用各種材料來模擬制造珍珠殼層的嘗試，例如，氧化鋁，碳納米管，石墨烯等。然而，大多數珍珠殼層仿生復合材料的研究都沒有考慮到納米級別的粗糙度對于材料性能的影響。近日，韓國高麗大學的Chang-Soo Han，Ju Yeon Woo等人報道了一種受珍珠殼啟發的，分層結構仿生復合材料，其具有高強度和高韌性。
本文要點：
1）該工作首先將氧化石墨烯（GO）與交聯劑共價結合形成復合材料，然后，對其進行粉碎，將其制成納米顆粒，并將其引入GO分散體中，通過真空輔助自組裝的方法制備具有分層結構的石墨烯復合材料，與原始石墨烯材料相比，具有分層結構的石墨烯機械強度得到了極大的提高。
2）該工作還進一步探究了該結構的強化機理，通過實驗結果和理論分析，該工作發現，加入納米填料的復合材料，在受到應力時，亞微米結構的滑動誘導界面增加了層間的粗糙度，同時，納米顆粒之間，納米顆粒與片層之間形成了強大的物理相互作用，增加片層滑動的阻力，進而提高了復合材料的強度和韌性。
Hee Min Yang，et al，Strong and Tough Nacre-Inspired Graphene Oxide Composite with Hierarchically Similar Structure，ACS Nano，2022
DOI：10.1021/acsnano.2c01667
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c01667
