1. Sci. Adv.：碳納米管包覆無定形TiO2
碳納米管表現了優異的性質，因此在許多領域都是可能產生革命性的突破，但是碳納米管材料本征的黑色無法滿足審美/時尚要求，而且碳納米管材料具有易燃性，嚴重的阻礙了碳納米管材料在有氧高溫環境中的應用。有鑒于此，清華大學張如范等報道將碳納米管表面修飾一層無定形TiO2，實現了具有結構色的碳納米管。當調節TiO2層的厚度，導致碳納米管及碳納米管構成的膜實現了可控的明亮顏色。
本文要點：
1）通過表面修飾無定形TiO2構建的材料具有優異的耐用性，能夠經受2000次洗滌測試過程和10個月高強度紫外光照射。TiO2包覆的碳納米管具有優異的防火性能，能夠忍耐8小時的防火效果。
2）這種具有結構色和優異防火性能的碳納米管顯著改善碳納米管的性能，能夠擴展碳納米管的應用領域。
Fengxiang Chen, et al, Superdurable and fire-retardant structural coloration of carbon nanotubes, Sci Adv 2022, 8(26),
DOI: 10.1126/sciadv.abn5882
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn5882
2. Nature Commun.：MIL-53型MOF的晶化機理
MOF具有廣泛的結構和化學組分變化能力，因此為材料的設計和調控用于氣體分離、存儲、催化提供機會。自從MOF材料被發現以來的二十多年，人們對MOF材料合成過程中的成核與生長機理并不了解。解釋MOF的晶化過程機理需要從分子級別了解反映試劑如何開始轉化為產物，這種機理在溶液條件更加困難和挑戰。有鑒于此，瑞士保羅謝勒研究所（PSI）Vitaly L. Sushkevich、Jeroen A. van Bokhoven等報道通過結合原位時間分辨高分辨率質譜、X射線衍射、NMR，從分子級別研究MIL-53(Al)的生成機理。
本文要點：
1）與正常的想法不同，作者發現MIL-53的晶化是通過固相轉變和自發釋放Al原子的方式進行，并且作者發現DMF水解產物甲酸和二甲基胺的作用。
2）這項研究說明合成MOF的復雜晶化過程，在不同的情況需要按照實際情況結合先進的原位表征技術對沿著不同晶化時間的晶化起始、成核、生長過程進行表征。
Salionov, D., Semivrazhskaya, O.O., Casati, N.P.M. et al. Unraveling the molecular mechanism of MIL-53(Al) crystallization. Nat Commun 13, 3762 (2022)
DOI: 10.1038/s41467-022-31294-4
https://www.nature.com/articles/s41467-022-31294-4
3. Angew：仿生Ti3C2Tx Mxene基離子二極管薄膜用于高效滲透能量轉換
具有離子二極管行為的生物啟發的不對稱納米流體離子通道可以提高滲透能量(所謂的藍能)的轉換，特別是如果它們可以容易地構建和修飾的話。二維(2D)金屬碳化物和氮化物，稱為MXenes，結合了親水表面和可調表面電荷特性，提供了一種制備不對稱納米流體離子通道的捷徑。近日，華南理工大學Jian Xue，清華大學王海輝教授報道了Ti3C2Tx Mxene的離子二極管效應，這是一種以類石墨烯的2D過渡金屬碳化物。
本文要點：
1）通過選擇性地從Ti3AlC2 MAX相中去除Al層來制備Ti3C2Tx Mxene。得益于水相合成路線，得到的Ti3C2Tx MXene納米片結合了親水表面、Lewis酸性的鈦位置和表面的端羥基，這不僅賦予了表面帶負電荷的表面，而且還提供了快速和選擇性的離子傳輸的優點。更重要的是，這種合成路線提供了一個獨特的機會來改變層間納米通道的電荷極性和表面電荷密度。
2）從Ti3C2Tx MXene衍生而來，研究人員設計了一種由正電荷MXene(PCM)和負電荷MXene(NCM)層組成的仿生多相MXene膜(BHMXM)，并實現了整流離子傳輸(整流比高達15.4)。
3）Mxene基離子二極管薄膜可以被認為是半導體系統中更常見的“p-n結”的流體模擬。采用非凡的離子整流技術，應用于滲透能量轉換，基于BHMXM的發電機可以通過混合合成海水和河水產生8.6 W m-2的超高功率密度。對于500倍的鹽度梯度，功率密度可達17.8 W m-2，高于大多數最先進的2D層狀和3D多孔納米流體膜的性能。
這項工作不僅為開發具有離子二極管行為的可控和可擴展的2D納米流體膜鋪平了道路，而且為基于膜的能量收集、海水淡化和先進的分離技術提供了重要的指導意義。
Li Ding, et al, Bioinspired Ti3C2Tx MXene-Based Ionic Diode Membrane for High-Efficient Osmotic Energy Conversion, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202206152
https://doi.org/10.1002/anie.202206152
4. Angew：電子性質可調的有機氟化合物中的Zr-oxo節點提供有效的·OH物種以增強甲烷羥基化
甲烷在溫和條件下直接轉化為高附加值含氧物已引起人們的廣泛興趣。然而，由于載體金屬物種上的C-H鍵容易被過度激活，目標產物的過度氧化通常是不可避免的。近日，中科院大連化物所Xiaodong Wang，Jian Lin，貴州大學Chun Zhu發現UiO-66 MOFs催化劑可以通過具有可調電子性質的Zr-oxo的作用，在過氧化氫氧化劑的作用下，有效地將CH4羥基化為CH3OOH、HOCH2OOH和CH3OH。
本文要點：
1）結果表明，引入不同的配體（分別為NH2-BDC、H2-BDC和NO2-BDC），在不改變其幾何結構的情況下，同時引起了這些Zr-oxo結點的電子性質的變化，這是由于MOF材料具有結構清晰、金屬-氧結點密度高、配體可調等優點。
2）實驗和理論研究相結合的結果表明，與UiO-66-NH2或UiO-66-NO2催化劑相比，帶有H2-BDC配體的UiO-66-H催化劑能夠提供適中的電子密度來產生有效的·OH物種。
3）可調諧的Zroxo-·OH中心比Zr-oxo節點對甲烷的吸附和活化效率更高，因此具有最高的羥基化含氧物產率和100%的選擇性。因此，這項工作對金屬-氧節點的獨有電子性質與DSOM反應性能之間的關系提供了深刻的見解。
Geqian Fang, et al, Zr-oxo Nodes of MOFs with Tunable Electronic Properties Provide Effective ?OH Species for Enhanced Methane Hydroxylation, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202205077
https://doi.org/10.1002/anie.202205077
5. Angew：質子驅動的細胞內DNA納米骨架動態組裝以實現溶酶體干擾
開發與生物過程相結合的材料化學系統有望作為一種合理調節溶酶體功能的有效方法。有鑒于此，天津大學仰大勇教授開發了一種由細胞內質子驅動的DNA納米骨架的動態組裝策略，并將其與溶酶體介導的內吞途徑/溶酶體成熟相結合，以實現對于溶酶體功能的合理調節，即溶酶體干擾。
本文要點：
1）通過溶酶體介導的內吞作用，具有酸響應性半i-motif的DNA納米骨架能夠進入溶酶體，并在溶酶體酸性條件的觸發下組裝成聚集體以實現長期保留。
2）與此同時，質子的消耗也會導致溶酶體酸性降低和水解酶活性減弱，從而緩解核酸藥物在被干擾溶酶體中的降解，有效地提高基因沉默效果。綜上所述，該研究能夠為通過將亞細胞微環境與精確可編程組裝系統進行耦合以實現溶酶體干擾提供新的借鑒和參考。
Yuhang Dong. et al. Lysosome Interference Enabled by Proton-Driven Dynamic Assembly of DNA Nanoframework inside Cells. Angewandte Chemie International Edition. 2022
DOI: 10.1002/anie.202207770
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202207770
6. Angew：空間電荷轉移策略高性能烷烴熒光傳感
目前人們希望發展能夠進行快速、高靈敏度、選擇性、在線、實時探測惰性烷烴氣體的新方法，但是烷烴氣體存在光電/電化學惰性的特點導致其探測具有非常大的挑戰。有鑒于此，陜西師范大學房喻等報道首次實現了高性能熒光薄膜傳感器，這種傳感器的設計基于空間電荷轉移TSCT（space charge transfer）熒光傳感分子。
本文要點：
1）通過靜態熒光、飛秒瞬態吸收、理論計算等方法結合，驗證設計的U型分子隨著極性增加，呈現連續TSCT動力學。此外，這種分子中的受體-供體之間具有互鎖的面-面結構，有助于氣體分子在薄膜中傳輸。
2）設計的熒光薄膜傳感器件的戊烷檢測限為~10 ppm，整體的檢測時間小于5 s，干擾問題基本可以忽略，實現了超高的穩定性，說明設計機理的可行性。傳感器件的體積非常小（3.7 cm3），能夠在室溫工作，具有非常好的節能優勢。
Zhaolong Wang, et al, Through-Space Charge Transfer: A New Way to Develop High-Performance Fluorescence Sensing Film towards Opto-Electronically Inert Alkanes, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202207619
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202207619
7. AM：III-V量子點實現近紅外快速光探測
膠體量子點的能帶能夠調控而且能夠通過溶液相加工，因此膠體量子點被認為是具有前景的IR光探測器材料，但是目前膠體量子點的響應能力速度比Si或者InGaAs材料更低。其中，II-VI型膠體量子點材料的較高介電常產生屏蔽作用和電容，導致緩慢的電荷抽取速率；III-V型膠體量子點材料具有更低的介電常數，因此可能更好的用于快速光探測。
有鑒于此，多倫多大學Edward H. Sargent和F. Pelayo García de Arquer等報道發現InAs量子點材料由于沒有鈍化的表面和難以控制的過度摻雜，導致產生共價性的不平衡的電荷傳輸，影響光探測性能。通過兩性配體修飾表面結構，改善量子點的光探測性能。
本文要點：
1）通過使用兩性配體修飾量子點的表面，發現能夠同時控制In和As的界面懸垂化學鍵，因此構建的新型InAs量子點實現了較高的載流子傳輸能力（0.04 cm2 V-1 s-1），與PbS量子點相比介電常數降低4倍，在940 nm的外量子效率達到30 %。因此構建了光二極管實現了高達2 ns的快速響應能力，是目前最快的光二極管。
Bin Sun, wt al, Fast Near-Infrared Photodetection using III-V Colloidal Quantum Dots, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202203039
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202203039
8. AM：Pd-Sb納米片高性能雙功能電催化醇氧化
發展高性能乙醇氧化電催化劑、ORR電催化劑對于直接乙醇燃料電池至關重要，但是目前這種催化劑的發展仍具有非常大的挑戰。有鑒于此，廈門大學黃小青、中科院物理所蘇東、南京師范大學李亞飛等報道發展一種新型Pb-Sb六方納米片催化劑，能夠顯著增強陰極/陽極電催化性能。
本文要點：
1）通過詳細的表征發現，催化劑的結構為Pd8Sb3，這種催化劑在多種醇的催化氧化反應中性能都顯著提高，而且Pd8Sb3/C在EOR反應中實現了優異的比容量（29.3 mA cm-2）和質量活度（4.5 mgPd-1），性能分別比Pd/C催化劑的性能提高7.0倍、11.3倍，比Pt/C的性能提高9.8倍、3.8倍。
2）通過原位電化學紅外表征（ATR-SEIRAS）表征發現，Pd8Sb3/C能夠改善EOR的C2反應路徑。通過DFT計算模擬，Pd8Sb3/C的優異EOR性能是因為Pd-Sb納米結構產生的，這項工作為發展高性能電催化劑提供引導和幫助。
Ying Zhang, et al, Rhombohedral Pd–Sb Nanoplates with Pd-Terminated Surface: An Efficient Bifunctional Fuel-Cell Catalyst, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202202333
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202202333
9. AM：電化學原位聚合構建準固態混合電解質的固體電池
通過Lewis酸的鹽引發電化學反應池的固體電解液原位聚合，為解決電解質潤濕問題、獲得活性電解液提供方法，通過將含有前驅體和電化學惰性結構的原料通過原位聚合的方式合成復合固體聚合物電解質HSPE（Hybrid solid-state polymer electrolytes），能夠選擇性增強或者強化電解液的全部組分，同時避免對于較高程度的聚合或者較長的聚合時間。
有鑒于此，康奈爾大學Lynden A. Archer等報道通過Lewis酸Al(OTf)3催化含有1,3-二氧五環的納米SiO2顆粒進行原位聚合生成HSPE，研究其合成、結構、化學動力學、電化學性能等問題。
本文要點：
1）通過小角X射線散射表征發現SiO2顆粒均勻分散在1,3-二氧五環中，通過具有時間分辨率的機械強度測試，觀測聚合反應動力學，發現通過加入納米粒子，能夠改變開環聚合的反應微動力學。通過連接在SiO2納米粒子表面的聚乙二醇與聚1,3-二氧五環之間的強相互作用實現共聚合，同時將納米粒子組裝在其中。研究1,3-二氧五環的聚合反應過程，發現這種方式同樣能夠實現1,3-二氧五環的聚合-解聚合。
2）在含有HNP、LiNO3、LiTFSI的時候，1,3-二氧五環開環聚合，構建Li|HSPE|Cu電化學半電池，研究這種原位生成HSPE的性能。發現這種半電池的庫倫效率達到99 %，而且能夠長期穩定的進行電化學循環。作為驗證性的電池概念模型，使用S-聚丙烯腈復合材料作為陰極，構建了固態Li-S全電池，發現原位聚合的Li|HSPE|SPAN電池具有優異的循環性能，為發展通過原位聚合用于具有較高機械強度的固體聚合物電解質、實現高性能全固體電池提供經驗。
Nyalaliska W. Utomo, Yue Deng, Qing Zhao, Xiaotun Liu, Lynden A. Archer, Structure and Evolution of Quasi-Solid-State Hybrid Electrolytes Formed Inside Electrochemical Cells, Adv. Mater. 2022
DOI: 10.1002/adma.202110333
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202110333
10. AEM：堅固的自支撐單離子聚合物電解質助力高溫下的高安全性鎂電池
可充電鎂電池（RMBs）具有優異的熱穩定性和較低的金屬鎂負極枝晶形成傾向，在高溫專用電池領域具有巨大潛力。而能夠在高溫（>100 ℃）條件下穩定工作的鎂離子導電電解質的開發是高溫RMBs的關鍵。近日，中科院青島能源所崔光磊研究員，青島科技大學Xinhong Zhou提出了一種聚環氧氯丙烷基三酸甘油酯增塑的自支撐聚合物電解質（PECH-OMgCl@G3 SSPE），能夠在高溫下實現高安全性的RMBs。
本文要點：
1）這種堅固耐用的聚合物電解質具有4.8V(vs Mg2+/mg)的擴展電化學穩定窗口，鎂離子遷移數（tMg2+）達到了0.79，以及高度可逆的鍍鎂/剝離性能。
2）用PECH-OMgCl@G3 SSPE組裝的Mo6S8//Mg電池不僅在評估溫度下甚至高達150 °C都能正常工作，而且由于其優越的尺寸熱穩定性和不可燃性，在濫用條件下還顯示出高安全性。
這種SSPE設計理念為實現高安全性的RMBs在高溫下工作提供了一條有希望的途徑，這是推動RMBs應用的一個重要里程碑。
Xuesong Ge, et al, Robust Self-Standing Single-Ion Polymer Electrolytes Enabling High-Safety Magnesium Batteries at Elevated Temperature, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202201464
https://doi.org/10.1002/aenm.202201464
11. AEM：利用高負載量Ni原子中心催化劑的固體電解質裝置實現工業級CO2電還原
過渡金屬原子中心催化劑（ASCs）是一類新型的CO2電還原催化體系，但由于難以同時達到工業級電流密度和高選擇性，阻礙了其實際應用。近日，北京大學郭少軍教授報道了一種在具有高負載Ni-N3位點的3D多孔納米碳上以幾百克規模低成本生產Ni-ASCs的新策略，以工業級電流密度和高選擇性極大地促進了CO2電還原為CO。
本文要點：
1）結果表明，雖然高負載(Ni- ASCs/4.3wt.%)和低負載(Ni- ASCs/0.8wt.%)的Ni- ASCs在H電池中對CO（FECO）的法拉第效率都在95%以上，但在流動電池中，當電流密度為343.9 mA cm?2時，Ni- ASCs/0.8wt.%只能獲得43.6%的FECO，顯著低于Ni- ASCs/4.3wt.%（95.1%，533.3 mA cm?2）。因此首次揭示了在工業級電流密度下，高負載單原子位對高選擇性CO2電還原的促進作用。
2）研究表明，Ni-ASCs/4.3wt.%基膜電極組件在360.0 mA cm?2的工業級電流密度下表現出優異的耐久性，這是已報道的基于ASCs的膜電極系統中實現CO2電還原CO的最佳性能之一。
Shuguang Wang, et al, Industrial-Level CO2 Electroreduction Using Solid-Electrolyte Devices Enabled by High-Loading Nickel Atomic Site Catalysts, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202201278
https://doi.org/10.1002/aenm.202201278
12. ACS Nano：用于可拉伸的、導電的和生物相容的納米復合材料的晶須狀金納米片的簡易和可放大合成
貴金屬納米材料已被研究用作可拉伸、導電和生物相容性納米復合材料的導電填料。然而，由于它們的高逾滲閾值和低固有電導率，它們作為導電填充材料的性能遠不理想。此外，大規模生產的困難是它們實際應用的另一個關鍵障礙。近日，首爾大學Dae-Hyeong Kim，Taeghwan Hyeon報道了一種簡單、可擴展的晶須金納米片（W-AuNSs）的合成方法，該方法能夠滿足所有上述要求。
本文要點：
1）W-AuNSs由金組成，因此具有生物相容性。此外，它們的尺寸也大于電子平均自由程，可以通過簡單的過程大規模合成。
2）為了研究復合材料的逾滲閾值和拉伸性，使用兩種聚合物制備了兩種納米復合材料:聚苯乙烯(PS)和醫用級熱塑性聚氨酯(TPU)。利用PS基納米復合材料(PNC)可以確定W-AuNSs具有較低的滲流閾值。研究人員利用TPU基納米復合材料驗證了W-AuNSs作為可伸縮導電納米復合材料的填充材料的理想特性。用W-AuNSs制備的TNCs比用AuNSs制備的TNCs具有更高的導電性和延伸性。
3）通過在W-AuNSs TNCs表面添加包覆一層Pt的W-AuNSs（W-AuNSs@Pt），其電荷存儲容量可達83 mC/cm2，而阻抗降低了約30倍。此外，通過動物實驗驗證了可伸縮納米復合生物電極的體內實用性，成功地進行了電生理記錄和電刺激。
Chaehong Lim, et al, Facile and Scalable Synthesis of Whiskered Gold Nanosheets for Stretchable, Conductive, and Biocompatible Nanocomposites, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c00880
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c00880
