1. Nature Commun.：電催化CO2還原合成乙醇
通過電化學CO2還原的方式制備多碳產物為大量合成化學品提供可能，因此受到研究者和商業界的廣泛關注，但是由于電催化反應的選擇性較低，因此難以實現高效率合成重要的乙醇化學品，尤其是在較高的電流密度條件。有鑒于此，阿德萊德大學喬世璋、廈門大學黃小青等報道一種Ag修飾Cu2O的新型催化劑（dCu2O/Ag2.3%），在合成乙醇的催化反應，實現了高達40.8 %的法拉第效率和22.3 %的能量使用效率。
本文要點：
1）在-0.87 V的過電勢條件，CO2轉化為乙醇的部分電流密度達到326.4 mA cm-2，性能達到各種見諸報道的Cu基催化劑最好結果。
2）通過原位光譜表征發現這種顯著提高的乙醇產量是因為催化劑中的Ag能夠調節Cu位點的配位數目和Cu的氧化態，導致*CO吸附物種能夠以頂部和橋式結構形式配位，穩定EtOH中間體進行不對稱C-C偶聯反應。
Wang, P., Yang, H., Tang, C. et al. Boosting electrocatalytic CO2–to–ethanol production via asymmetric C–C coupling. Nat Commun 13, 3754 (2022)
DOI: 10.1038/s41467-022-31427-9
https://www.nature.com/articles/s41467-022-31427-9
2. Matter：一種順序氫吸附輔助鍵弱化策略制備亞2nm有序的Pt合金納米晶體
制備用于氧還原反應的高活性亞2 nmPt基合金納米晶，特別是采用無限制的方法，仍然是一個挑戰。近日，重慶大學魏子棟教授，Li Li，Jing Li報道了一種無限制鍵弱化策略來合成碳負載的亞2 nm有序金屬間化合物Pt合金納米團簇。
本文要點：
1）氫物種可以與某些金屬和非金屬物種相互作用，因此通過引入氫吸附來調節鍵能成為可能。對于含有沉積在Fe-N5-C表面上的Pt3團簇的體系，模擬研究表明，由于Pt-H比N-H相互作用更強，氫的吸附遵循先在Pt上再在N上的順序過程。特別地，Pt3團簇的每個Pt吸附一個H，Pt–Pt鍵延長1.6%-4.4%，平均Pt–Pt鍵能減弱約7.3%，導致更高的Pt流動性。隨后，N質子化導致五個Fe–N鍵中的三個斷裂，從而顯著提高了Fe的遷移率。這種原子遷移率的提高導致Pt和Fe合金化的動力學勢壘降低。因此，較低的能量輸入如在中等溫度下煅燒可以允許PtFe合金的形成，這將有效地抑制尺寸增長。
2）研究人員在500 ℃下成功地制備了1.55 nm的金屬間化合物Pt3Fe。相比之下，在沒有H2的情況下，由于高能壘即使在900 ℃下，也很難合成。
3）此外，除了在Pt3Fe模型系統上進行的機理研究之外，還實現了用于超低Pt負載燃料電池的1.25 nm Pt3Ni納米團簇，其在陰極Pt負載僅為0.03 mgPt cm-2的情況下提供了非凡的活性和耐久性。
Feng et al., A sequential hydrogen-adsorption-assisted bond-weakening strategy for preparing sub-2-nm or-dered Pt alloy nanocrystals, Matter (2022)
DOI：10.1016/j.matt.2022.06.008
https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.06.008
3. Matter：具有機械耐久性的仿生全向抗反射膜以高效收集太陽能
太陽能電池的飛速發展對優質減反射(AR)材料提出了迫切的需求，以解決其光伏效率不足的問題。遺憾的是，傳統的增透膜在全方位減反射和機械耐久性方面仍然存在不足，大大削弱了它們的減光能力。近日，吉林大學牛士超教授，Bo Li通過醋酸鋅溶膠的逐層熱分解和無毒ZnO納米球的原位自組裝，成功制備了具有三維分級光學結構的BARF。
本文要點：
1）當BARF應用于玻璃和硅基底時，該組件具有優異的全向抗反射性能，這通過角度分辨光譜法得到證實。值得注意的是，BARF在光入射角從-75 °變成75 °。
2）研究人員通過劃痕和落砂試驗說明了BARF的耐用性。BARF通過落砂測試(2 %透射率損失)顯示出優異的機械耐久性。同時，BARF的組分特性解決了異質材料之間不穩定連接而導致機械強度較差的難題。
3）ZnO納米球的緊密排列進一步增強了BARF的耐磨性能。此外，值得指出的是，BARF還表現出優異的抗眩光性能，這為其在不久的將來的實際應用提供了更多的可能性。
Ding et al., Bioinspired omnidirectional antireflective film with mechanical durability for efficient solar energy collection, Matter (2022)
DOI：10.1016/j.matt.2022.06.015
https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.06.015
4. JACS：電位驅動的Cu單原子向納米粒子的重組用于促進硝酸鹽的電化學還原為氨
重組在熱催化中普遍存在，對確定真正的活性中心具有關鍵作用，但在電催化中的研究較少。同時，雖然M?N?C SAC在電化學轉化過程中得到了廣泛的研究，但對反應過程中結構演變的研究較少。近日，中科院大連化物所王愛琴研究員，Wei Liu，Xiaofeng Yang，廈門大學李劍鋒教授通過使用operando XAS，提供了強有力的證據，當外加電壓從0.00 V改變到?1.00 V時，合成的Cu-N4結構在硝酸鹽的電化學還原過程中經歷了連續的轉變為Cu-N3，接近自由的Cu0單原子，并最終轉變為聚集的Cu0納米粒子。同時，隨著Cu0納米粒子的演化，產氨率大大提高。
本文要點：
1）這一同步變化表明，反應誘導的Cu0納米顆粒而不是合成的Cu?N4結構才是真正的活性中心。此外，XAS和HAADF-STEM成像表明，電解后聚集的Cu0納米粒子可以分解為單原子，然后暴露在環境氣氛中恢復到Cu?N4結構。在孤立的Cu?N4單原子中心和聚集的Cu0納米粒子之間的穿梭，在外加電勢的正向驅動和氧化環境的反向驅動下，突顯了催化劑的operando表征的重要性。
2）由于活性Cu0納米粒子的電位驅動演變，該催化劑產生的最大氨產率為4.5 mg cm?2 h?1 (12.5 molNH3 gCu?1 h?1)，在1.00 V時FE為84.7%，這預示著與等離子體輔助氮氧化結合時氨的綠色合成。
Ji Yang, et al, Potential-Driven Restructuring of Cu Single Atoms to Nanoparticles for Boosting the Electrochemical Reduction of Nitrate to Ammonia, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c02262
https://doi.org/10.1021/jacs.2c02262
5. JACS：垂直排列離子選擇性納米通道在共價有機骨架膜中的巨滲能轉換
納米流體膜已被證明是一種很有前途的滲透能收集候選材料。然而，制備具有精準通道結構的高效離子滲透選擇性膜仍然是一個長期的挑戰。近日，沙特阿卜杜拉國王科技大學(KAUST)賴志平教授展示了一系列基于定向2D COF的高性能滲透能量轉換膜，這些膜具有垂直排列的離子滲透選擇性納米流體通道。
本文要點：
1）研究人員通過表面工程策略對納米通道的電荷極性和密度進行調制。通過在通道壁上引入磺酸鹽官能團和季銨鹽官能團，分別在3.2-25.2和2.5-12.1 mC范圍內調節電荷密度。
2）實驗結果和分子動力學模擬（MD）揭示了高電荷垂直排列的納米流體通道在高效和選擇性離子傳輸中的關鍵作用，從而提高了能量轉換性能。
3）在人工海水/河水系統（0.5 M NaCl/0.01 M NaCl）中，最大功率密度輸出達到～43.2 W m?2，性能優于最先進的納米流體膜。此外，COF膜適用于從多種天然水資源中獲取滲透能量。值得意的是，死海/河流水系統顯示出228.9 W m?2的超高功率密度輸出，是迄今報道的最高滲透能量轉換。
這項工作展示了超薄、取向的2D COF膜在與能源相關的應用和分子/離子選擇性傳輸過程中的巨大潛力。
Li Cao et al, Giant Osmotic Energy Conversion through Vertical-Aligned Ion-Permselective Nanochannels in Covalent Organic Framework Membranes, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI：10.1021/jacs.2c04223
https://doi.org/10.1021/jacs.2c04223
6. JACS：引導表面潔凈的Cu2O結構用于CO電還原
調整納米晶體的形貌是提高其催化性能的一種極有效策略。在大多數以前的形狀控制合成策略中，表面活性劑是不可避免的，有能力穩定不同的面。然而，吸附的表面活性劑堵塞了納米晶的固有活性中心，降低了其催化性能。目前，在沒有表面活性劑的情況下控制表面形貌的策略仍然有限。近日，南洋理工大學趙彥利報道了一種制備Cu2O固體納米立方體(SC-Cu2O)、支化納米立方體(BC-Cu2O)、凹納米立方體(CC-Cu2O)、支化凹納米立方體(BCC-Cu2O)、立方骨架(CF-Cu2O)和支化立方骨架(BCF-Cu2O)的無表面活性劑方法；濃度耗盡是形成凹形和支化結構的主要原因，而骨架結構主要歸因于氧化腐蝕過程。
本文要點：
1）研究發現，表面潔凈的Cu2O納米結構作為催化劑與表面活性劑包覆的Cu2O納米立方體衍生催化劑(SFC)相比，具有顯著提高的COR催化活性，尤其是在較低電壓下對C3產品的催化活性更高。更具體地說，-0.45 V下（vs.RHE），BCF-Cu2O衍生催化劑表現出最高的jn?propanol（?0.85 mA cm?2），是SFC（?0.17 mA cm?2）的5倍。至于COR中的FEn?propanol，與SFC相比，BCF在0.45 V（vs. RHE）時增加了41%。
這一發現為改變表面清潔的納米晶體的形貌打開了一扇新的大門，極大地提高了它們的電催化活性。
Jiawei Liu, et al, Directing the Architecture of Surface-Clean Cu2O for CO Electroreduction, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c04260
https://doi.org/10.1021/jacs.2c04260
7. Angew：熵介導的聚合物-簇相互作用使得水凝膠具有顯著的熱剛性用于機械適應性智能織物
熱強化材料自然柔軟，但在受熱時自適應增強，在高溫下的承重和自我保護應用方面很有吸引力。然而，在加筋狀態下同時獲得高的彈性模量變化幅度和高的機械強度仍然極具挑戰性。近日，東華大學武培怡教授，孫勝童研究員首次證明了依賴于熵介導的聚合物-簇相互作用的物理交聯型水凝膠可以作為熱硬化材料的一種更好的候選材料，以很好地協調在加勁狀態下的高模數變化幅度和高機械強度。
本文要點：
1）設計靈感來自于最近的一項數學框架研究，該研究表明，隨著溫度的升高，高相對分子質量聚合物在納米顆粒表面的物理吸附將變得更強、更不動態。為了驗證這一概念，選擇了一種仿生礦物團簇PAA水凝膠作為熵介導型聚合物-納米顆粒水凝膠的代表性物理交聯體系，其包含由高分子質量的PAA鏈（Mw ≈100,000 g mol-1）物理交聯的大量礦物團簇（小于3 nm）。
2）通過精細地控制水凝膠中礦物團的含量，實現了創紀錄的熱致存儲模數提高約13000倍，并實現了從超軟、可重構狀態(1.3 kPa)到硬化玻璃狀態(17 Mpa)的超快、戲劇性轉變。
3）為了展示與熱硬化相關的應用，進一步將礦物水凝膠和彈性聚丙烯酰胺(PAAm)水凝膠以雙連續結構進行雜化，制備了長長的氟彈性體包覆皮芯纖維。水凝膠皮芯纖維可以進一步織成可拉伸的織物，其中含有另一種液態金屬纖維(鞘：熱塑性聚氨酯，TPU)作為焦耳加熱器和摩擦電層，用于可控加熱和自供電傳感。
4）這種智能織物繼承了礦物水凝膠的熱硬化特性，在室溫下(直流電壓關閉)是柔軟和可伸展的，但在高溫(直流電壓打開)下，它會立即以記憶的形狀堅硬，以支持重載。此外，這種機械自適應智能織物還可以用于力、應變和溫度的自供電傳感，同時保持自我保護功能。
這項研究首次展示了一種機械自適應織物，其不僅具有很高的彈性，而且可以根據溫度變化主動調整其機械性能。
Jia Wu, et al, Entropy-Mediated Polymer-Cluster Interactions Enable Dramatic Thermal Stiffening Hydrogels for Mechanoadaptive Smart Fabrics, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI：10.1002/anie.202204960
https://doi.org/10.1002/anie.202204960
8. Angew：采用尿素基電解質的高性能鋰-氧電池具有動力學上有利的單電子Li2O2氧化途徑
甘氨酸是鋰-氧電池（LOBs）中使用最廣泛的電解液溶劑，具有較高的穩定性。然而，與它們相關的LOBs長期以來一直受到巨大電荷過電位的困擾，這與緩慢的雙電子Li2O2氧化機制密切相關。近日，廈門大學董全峰教授，鄭明森教授通過一種1,1,3,3-tetramethylurea （TMU）基電解液系統，在LOBs中為O2電極過程構建了一個可供選擇的化學環境。
本文要點：
1）一系列的測量表明，TMU在O2-/LiO2存在下是穩定的，這歸因于其獨特的分子結構，不含α-H原子，從而顯著抑制了相關的氫析出副反應。此外，由于它對LiO2具有很強的溶解能力，可以通過單電子途徑促進Li2O2的氧化，這在動力學上要比傳統的兩電子途徑有利得多。
2）與配備基準電解液的LOB相比，配備TMU電解液的LOB顯示出更低的充電過電位和四倍長的循環壽命。因此，研究結果表明，TMU是一種非常有前景的LOBs電解質溶劑，這將為LOBs的進一步開發和實際應用提供更多的可能性。
Zongqiang Sun, et al, High-performance Lithium–Oxygen Batteries using a Urea-based Electrolyte with Kinetically Favorable One-electron Li2O2 Oxidation Pathways, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202207570
https://doi.org/10.1002/anie.202207570
9. Angew：調節Cu/TiO2復合材料中Ti t2g的軌道占有率用于選擇性光催化CO2還原成CO
復合材料的電子結構在光催化轉化中起著至關重要的作用，而要獲得高效的催化劑，其軌道調控是一個挑戰。近日，吉林大學黃科科教授采用水熱法和順序光沉積兩步法制備了一系列Cu/TiO2復合光催化劑。
本文要點：
1）研究發現，調節結合程度可以調節Cu/TiO2復合材料的多種電子結構。
2）實驗結果顯示，Cu/TiO2復合材料表現出最佳性能，這歸因于源自TiO2和Cu之間相互作用折衷的不同電子結構。具體而言，當復合材料Cu的量達到臨界水平時，Cu/TiO2-3樣品表現出優異的光催化活性，CO產率為15.27 μ mol g-1 h-1。
3）研究發現，TiO2和Cu的最佳組合之間的強相互作用所帶來的Ti t2g軌道占用率主導了Cu/TiO2復合材料創紀錄的高性能。
4）此外，研究人員還研究和討論了這種電子結構對催化活性的影響，為精細調控催化劑的電子結構提供了一個生動的案例。
Kainan Zhu, et al, Modulating Ti t2g Orbit-occupancy in Cu/TiO2 Composite for Selective Photocatalytic CO2 Reduction to CO, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202207600
https://doi.org/10.1002/anie.202207600
10. Angew：一種沸石NPO型唑鹽骨架
盡管三元環(3-環)是沸石化學中一個重要的結構基元，但在設計沸石咪唑骨架(ZIFs)時，它們的形成在網狀化學中具有偶然性。近日，上海科技大學章躍標教授，師兆麟，約旦的皇家科學學會Kyle E. Cordova，，Bassem Al-Maythalony提出了一種基于三元環的靶向唑鹽沸石骨架的合成策略。報道了具有稱為ZIF-1001至-1004的沸石NPO網新拓撲結構的等規系列ZIFs的設計、合成和表征，所述沸石NPO網6,7通過將四面體ZnII中心(T)分別與苯并三唑(bTZ)接頭和苯并咪唑(bIM)、5-甲基苯并咪唑(mbIM)、5-溴苯并咪唑(bbIM)或5-氯苯并咪唑(cbIM)連接而構建。
本文要點：
1）單晶X射線衍射(SCXRD)證實了bTZ和bIM以2:1或1:2的比例共存于三環中，這可以通過122 °的T–bTZ–T角和133 °的T–bIM–T角來區分。考慮到該系列中結合的連接體的性質，進一步通過變溫同步加速器粉末X射線衍射(PXRD)驗證了其熱穩定性，并通過在沸水和酸/堿水溶液（pH = 3-14）中浸泡后的PXRD分析驗證了化學穩定性。
2）由于其超微孔性、固有疏水性和化學穩定性，這些ZIF可從高濕度的CO2/N2混合物和存在SOx和NOx的模擬煙氣中有效捕獲CO2，并從CO2中選擇性捕集C2H6，這是頁巖氣開采過程中從尾氣中可持續資源回收所需的重要分離過程。
Xiangyi Zha, et al, Zeolite NPO-Type Azolate Frameworks, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202207467
https://doi.org/10.1002/anie.202207467
11. AEM：一種可溶液加工的高模量結晶人造固體電解質界面助力實用鋰金屬電池
固體電解質界面（SEI）被認為是鋰（Li）金屬負極的關鍵挑戰。由Li和液體電解質之間的寄生反應產生的脆性和不均勻的原生SEI會破壞電池性能。因此，人工SEI被認為是替代原生SEI的有效策略。近日，斯坦福大學鮑哲南院士，韓國現代汽車公司Samuel Seo設計并合成了一種機械強度高的ASEI，LiAl-FBD，它可以很容易地在鋰箔上進行溶液加工。
本文要點：
1）LiAl-FBD的單晶結構為Li3Al3(FBD)6(DME)3，其中Al3+離子通過FBD2-配體橋接形成陰離子團簇，而Li+離子松散結合并位于外圍。這種結構，以及由于短配體導致的高Li+含量，使得良好的離子傳輸成為可能。此外，高度氟化的配體賦予了ASEI電解質疏水性。
2）納米壓痕、XPS、SEM、EIS、Li | Li對稱電池循環和Li金屬CE等綜合表征結果表明，LiAl-FBD是一種機械強度高、電解質阻隔和離子傳導涂層，可以很好地保護Li金屬負極。
3）使用LiAl-FBD涂覆的薄鋰箔、商業或工業NMC高電壓高負載正極和貧電解質條件的鋰金屬電池顯示出比裸鋰電池更優越的循環性能，突出了在實際鋰金屬電池中使用這種可溶液加工的ASEI的可行性。
Zhiao Yu, et al, A Solution-Processable High-Modulus Crystalline Artificial Solid Electrolyte Interphase for Practical Lithium Metal Batteries, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202201025
https://doi.org/10.1002/aenm.202201025
12. AEM：一鍋合成過程中通過氣固反應同時進行近表面痕量摻雜和表面改性實現LiCoO2穩定的高電壓性能
由于嚴重的結構不穩定性和界面副反應，理論容量高達274 mAh g–1的LiCoO2 （LCO）即使在4.6 V的上限截止電壓下也很少能達到高實際容量。近日，國家納米科學中心褚衛國教授，Hanfu Wang以含硫化合物的膨脹石墨(EG)為模板，提出了一種合成過程中氣-固原位改性的策略來提高LCO的性能。
本文要點：
1）由EG原位產生的SO2氣體使得能夠共涂覆連貫的尖晶石LixCo2O4和Li2SO4，并且通過高價硫與前體的反應主要在近表面區域中痕量摻雜高價硫。改性后的LCO具有良好的結構可逆性、界面穩定性、輕微的Co2+溶解、高的Li+擴散系數和低的O 2p帶頂。
2）實驗結果顯示，改性后的LCO具有顯著提高的高電壓性能，在0.1和20 C下分別為222和143 mAh g-1，對于2.8和4.6 V之間的LCO/Li半電池，在1 C下100次循環后容量保持率為88%，對于LCO/石墨全電池，在1 C下，達到了202 mAh g-1，在2.8和4.5 V之間1000次循環后容量保持率為87%。
這項研究為電極材料的性能改進提供了一種獨特、簡單和可擴展的策略。
Xinghua Tan, et al, Simultaneous Near-Surface Trace Doping and Surface Modifications by Gas–Solid Reactions during One-Pot Synthesis Enable Stable High-Voltage Performance of LiCoO2, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202200008
https://doi.org/10.1002/aenm.202200008
