1. Nature：篩選具有普適性的不對稱催化劑
在過去的半個世紀以來，不對稱催化領域得到快速發展，并且人們能夠高效率的合成手性結構、藥物、天然產物。人們發現能夠對廣泛的底物種類具有較好的選擇性的不對稱催化反應非常少見。而且并非巧合的是，這些具有普適性的不對稱催化反應對合成對映體富集的化合物具有最大的影響。
作者推測不對稱催化反應的底物普適性非常少見，這是因為不僅僅本身實現普適性的不對稱催化反應非常困難，而且鑒定和優化手性催化劑同樣具有較大的挑戰。通常人們依靠從單一的模型底物出發，因此得到的高性能催化劑一般只適用于非常狹隘的化學空間。
有鑒于此，哈佛大學Eric N. Jacobsen、默克公司Eugene E. Kwan等報道通過同時對多個模型底物出發篩選能夠同時實現對映選擇性和普適性的不對稱催化劑的方法。
本文要點：
1）通過超臨界流體色譜-質譜SFC-MS（supercritical fluid chromatography-mass spectrometry）實現了對合并樣品進行多底物篩選（multi-substrate screen），成功的實現了同時進行對映立體選擇性和普適性篩選的高通量手性分析方法。
2）當進行Pictet–Spengler反應的催化劑篩選研究，這種多底物篩選方法發現了具有前景的普適性催化劑，這種篩選發現的催化劑甚至能夠對篩選集之外的底物表現較高的對映立體反應選擇性。
Wagen, C.C., McMinn, S.E., Kwan, E.E. et al. Screening for Generality in Asymmetric Catalysis. Nature (2022)
DOI: 10.1038/s41586-022-05263-2
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05263-2
2. Nature：vdW超晶格的層內電荷轉移Moiré激子
人們發現過渡金屬硫化物雙層異質結形成的Moiré圖案能夠作為非常好的平臺用于研究非同尋常的關聯電子相（correlated electronic phases）、新型磁學及有關的激子物理學現象。目前人們能夠通過光學表征方法驗證形成新型Moiré激子態，但是對這種Moiré激子態的微觀性質并不清楚，更多的依靠經驗性的擬合模型。
有鑒于此，加州大學伯克利分校Steven G. Louie等報道通過第一性原理GW與Bethe–Salpeter方程計算，結合顯微反射光譜，鑒定表征WSe2/WS2異質結Moiré超晶格形成的激子共振，發現一系列通過常規模型無法發現的Moiré激子。
本文要點：
1）計算結果給出了不同特征的Moiré激子，包括可調控的Wannier激子和以往未曾發現的層內電荷轉移激子。通過Moiré激子不同共振形成的載流子密度和磁場響應變化的特點，明確驗證這些激子的存在。
2）這項研究展示了過渡金屬硫化物的Moiré超晶格能夠形成不常見的激子態，而且為Moiré材料體系調節具有特定空間特點激子的多體物理學提供經驗。
Naik, M.H., Regan, E.C., Zhang, Z. et al. Intralayer charge-transfer moiré excitons in van der Waals superlattices. Nature 609, 52–57 (2022)
DOI: 10.1038/s41586-022-04991-9
https://www.nature.com/articles/s41586-022-04991-9
3. Nature Energy：性能高度保持的全鈣鈦礦疊層太陽能電池模組
全部由鈣鈦礦組成的疊層太陽能模組是降低光伏器件體系價格，同時能夠維持高效率和進行溶液相處理的優勢。但是鈣鈦礦對空氣氣氛的敏感性仍是阻礙發展鈣鈦礦太陽能電池器件的巨大挑戰。有鑒于此，北卡羅來納大學教堂山分校黃勁松等報道一種熱氣流輔助刮涂方法，能夠提高鈣鈦礦的固化速度，形成密實的厚層窄能帶NBG（narrow bandgap）鈣鈦礦薄膜。隨后，搭建全鈣鈦礦的疊層太陽能電池模組，搭建電池模組的過程中電池性能得到非常好的保留。
本文要點：
1）通過在NBG層引入還原試劑，隨后在空氣氣氛中進行短時間暴露處理和器件制備后存儲，能夠顯著的提高載流子的復合壽命，并且在大氣氣氛中進行激光切割的過程不會導致器件性能衰減。通過這種方式的處理過程，抑制了Sn和I的氧化，并且在NBG薄膜表面形成薄層SnO2。構建了面積為14.3 cm2的疊層全鈣鈦礦太陽能模組器件，最好的效率達到21.6 %，換算成真實面積的效率達到23.0 %，這種從太陽能電池構建模組過程的效率比例僅僅損失6.5 %，展示了疊層太陽能電池模組的優勢。
2）發展了熱氣流輔助刮涂方法能夠制備高品質的厚層NBG鈣鈦礦薄膜，這種過程中通過熱氣流加快高沸點溶劑進行快速干燥和薄膜的固化，防止微觀尺度的溶液流動。同時，通過加入鹽酸芐肼BHC（benzylhydrazine hydrochloride）還原劑的方式阻止Sn2+氧化，特別是避免激光切割暴露空氣氣氛的過程中鈣鈦礦的氧化。非常奇怪的是，當NBG鈣鈦礦薄膜在空氣氣氛中暴露幾分鐘后，能夠提高NBG電池的效率。研究發現，這種改善作用是因為在表面形成n型SnO2，以及在存儲過程中通過鹽酸芐肼BHC還原電池中的有害Sn4+和I。
Dai, X., Chen, S., Jiao, H. et al. Efficient monolithic all-perovskite tandem solar modules with small cell-to-module derate. Nat Energy (2022)
DOI: 10.1038/s41560-022-01102-w
https://www.nature.com/articles/s41560-022-01102-w
4. Angew：雙原子Pd-Cu金屬磷位點用于在光電化學硝酸鹽還原中形成完整的N≡N鍵
雙金屬多相催化在硝酸鹽還原制氮反應中的協同效應已經得到了廣泛的討論，但目前還不清楚這種效應是如何在原子尺度上發揮作用的，進而阻礙了高性能催化劑的合理設計。近日，同濟大學趙國華教授展示了一種通過原位光還原策略制備的雙原子Pd-Cu金屬-磷位點催化劑，以在NO3-快速轉化過程中實現高選擇性的N≡N鍵。這是第一次報道雙原子錨定在磷烯中作為NO3?還原的催化劑。
本文要點：
1）研究人員用球差校正的掃描電子顯微鏡(STEM)和X射線吸收光譜(XAS)研究了催化劑的PdCuP4配位環境。
2）實驗結果和密度泛函理論計算表明，PdCu型雙原子催化劑比納米PdCu型催化劑更有利于NO3?還原過程中N-O鍵的斷裂和N≡N的形成。這是因為PdCu二原子與鄰近的P原子之間形成類共價鍵，在熱力學上促進了NO3?的吸附。Pd原子對N的強烈吸附使銅表面NO3?中N-O鍵的鍵長從1.24增加到1.27 ?，從而促進了N-O鍵的斷裂。同樣，Cu原子對O的強吸附也使NO2?和NO在Pd表面的N-O鍵的鍵長分別增加到1.29和1.29 ?。最后，Pd原子表面附近的兩個Pd-N在熱力學作用下實現了快速的N≡N成鍵。
3）值得注意的是，PdCu型雙原子催化劑可以達到96.3%的NO3?還原效率、95.2%的氮氣選擇性和84.5%的極高法拉第效率。此外，了解雙原子催化劑在NO3?還原中的協同作用，可以為異核雙原子催化劑在其他催化過程中的應用提供指導，拓展異核雙原子催化劑的設計和應用。
Jie Sun, et al, Diatomic Pd-Cu Metal-Phosphorus Sites for Complete N≡N Bond Formation in Photoelectrochemical Nitrate Reduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202211373
https://doi.org/10.1002/anie.202211373
5. Angew：單原子Ru電極用于高效放氯和硝酸鹽還原
通過活性金屬原子在整體金屬載體上的原子分散來制備單原子電極，對于推動電化學技術從實驗室到工廠的轉化具有重要意義。近日，華中師范大學張禮知教授通過調諧金屬-載體相互作用（MSI）效應，成功地將Ru單原子固定在泡沫鈦的TiOx層上，制備了一種整體式Ru單原子電極。
本文要點：
1）為了防止客體金屬原子的遷移和聚集，研究人員采用了兩步退火法來增強整體鈦載體和單原子之間的MSI效應。首先，將塊體泡沫鈦(TiOx/Ti)在還原氣氛(H2/Ar)中處理以去除表面氧原子(記為H-TiOx/Ti)，從而產生大量氧空位(OVs)。然后，將Ru前驅體溶液均勻地噴涂在所制備的H-TiOx/Ti表面上，形成薄膜。經過二次熱處理后，生成的OV作為“陷阱”，通過強烈的MSI效應捕獲和穩定Ru原子，同時反離子離開Ru前體。
2）與商用Ru/Ir基催化劑相比，所制備的Ru1-TiOx/Ti催化劑在–1.38 V下表現出最高的質量活性為889.7 mA mgRu-1，CER過電位僅需46 mV即可達到10 mA cm?2的電流密度。更重要的是，這種新型的整體式Ru單原子電極提供了前所未有的22.2 mol g?1 h?1的氨產率，優于所有已報道的NO3-RR電催化劑。
3）這種Ru單原子電極的可擴展性和雙功能進一步突出了其在電化學應用中的巨大潛力。
這項工作為開發電化學技術和實現碳中性開辟了一條通用合成高性能金屬基整體電極的途徑。
Yancai Yao, et al, Single Atom Ru Monolithic Electrode for Efficient Chlorine Evolution and Nitrate Reduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202208215
https://doi.org/10.1002/anie.202208215
6. Nano Letters：一種釔和鈰共摻雜超薄金屬有機框架納米片陣列用于高效電催化整體水分解
構建低成本、高效、穩定的電催化劑是實現高效析氫反應(HER)和析氧反應(OER)面臨的重大挑戰。近日，南京大學金鐘教授，宿州學院Keying Zhang報道了一種簡單的方法來制備超薄的摻雜Y和Ce的MOF納米片陣列，該陣列自支撐在NF上，以增強對HER和OER的性能。
本文要點：
1）在Ni-MOF中摻入Y和Ce原子，產生了雙金屬協同效應，構建了豐富的活性中心，從而提高了材料的整體水分解性能。同時，Y和Ce摻雜可控制NiYCe-MOF/NF的電子結構。
2) 當作為OER電催化劑時，NiYCe-MOF/NF在10 mA cm?2時獲得了2 45 mV的低過電位和65 mV dec?1的低塔菲爾斜率。此外，它還表現出出色的HER活性，在10 mA cm?2時，等過電位為136 mV。值得注意的是，當NiYCe-MOF/NF同時用作陽極和陰極電催化劑時，達到100 cm?2時所需的電池電壓為1.54 V。同時，NiYCe-MOF/NF在240 h的耐久性試驗中也表現出了優異的穩定性。
在MOF催化劑中摻雜稀土元素以提高整體水分解的策略，為設計和合成其他電催化領域的低成本、高效、穩定的MOF催化劑提供了新的視角。
Splitting, et al, Fajun Li, et al, Yttrium- and Cerium-Codoped Ultrathin Metal?Organic Framework Nanosheet Arrays for High-Efficiency Electrocatalytic Overall Water, Nano Lett., 2022
DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c02755
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c02755
7. ACS Nano：三元低共熔電解質的競爭性溶劑化定制電極/電解質界面助力鋰金屬電池
開發具有高安全性、高離子電導率和抑制鋰枝晶生長能力的電解質對于制造高能量密度鋰金屬電池至關重要。近日，哈爾濱工業大學Lijie Ci，哈爾濱工業大學(深圳)Mingyu Li，Jiaheng Zhang用LiTFSI（TFSI =雙(三氟甲磺酰基)酰亞胺）、丁內酰胺（BL）和丁二腈（SN）設計了一種三元共晶電解質。這種電解質表現出高離子電導率、不易燃性和寬電化學窗口。
本文要點：
1）研究發現，SN、BL和Li+之間的競爭性溶劑化效應降低了低共熔電解質的粘度并提高了其穩定性。BL對Li+的優先配位有利于形成穩定的固體電解質界面膜，導致均勻和無枝晶的Li電鍍。
2）采用這種三元低共熔電解質的LiFePO4/Li電池在2 C下循環500次后，容量保持率高達90%，平均庫侖效率為99.8%。此外，基于改性三元共晶電解質的富鎳LiNi0.8Co0.1Al0.1O2/Li和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2/Li電池具有優異的循環性能。
這項研究為了解和設計更好的鋰金屬電池和類似的鈉/鉀金屬電池電解質提供了見解。
Wanbao Wu, et al, A Competitive Solvation of Ternary Eutectic Electrolytes Tailoring the Electrode/Electrolyte Interphase for Lithium Metal Batteries, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c05016
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05016
8. ACS Nano：生物合成樹突狀細胞分泌的AIE納米粒子用于光動力免疫協同治療
樹突狀細胞(DC)衍生的細胞外小泡(DEVs)被認為是DC疫苗的有效的替代方案。然而，目前基于DEV的免疫治療臨床實驗往往療效有限。有鑒于此，南開大學王悅冰教授開發了一種將DCs作為細胞反應器的策略，其能夠高效地外泌類DEV的聚集誘導發光(AIE)納米顆粒(DEV-AIE NPs)，用于協同光動力免疫治療。
本文要點：
1）胞外分泌的DEV-AIE NPs不僅繼承了親代DC的免疫調節蛋白，可使T細胞活化，還負載了AIE光敏劑MBPN-TCyP，進而可通過選擇性積聚在腫瘤細胞的線粒體中以誘導產生免疫原性細胞死亡(ICD)。研究表明，基于DEV-AIE的協同光動力免疫療法能夠引發顯著的免疫反應，并有效地根除原發腫瘤、抑制遠處腫瘤和腫瘤轉移。
2）此外，具有免疫功能的DEVAIE NPs也能夠有效抑制4T1和CT26實體瘤中的腫瘤干細胞(CSCs)。綜上所述，該研究工作為構建仿生EV NPs提供了一種簡便的方法，并證明了將DEVs和AIE光敏劑進行集成是一種制備臨床抗癌納米疫苗的有效策略。
Hongmei Cao. Biosynthetic Dendritic Cell-Exocytosed Aggregation-Induced Emission Nanoparticles for Synergistic Photodynamic Immunotherapy. ACS Nano. 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c03597
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c03597
9. ACS Nano：基于柔性黑金納米管陣列的全方位制氫
太陽能制氫是一種經濟、可持續的可再生能源生產方式。然而，目前用于制氫的光催化劑大多是粉末基或剛性基底支撐的，它們存在諸多問題，例如催化劑再生困難或全方位光收集差等。近日，莫納什大學Wenlong Cheng展示了一種基于彈性體支撐的金納米管陣列的柔性人工光催化劑，其中CdS和Pt沉積在多孔管狀側面上。這種多功能結構為光催化制氫提供了多種優勢，包括寬帶陽光采集能力和機械靈活性。
本文要點：
1）結果表明，管狀金納米結構提供了優越的光捕獲能力和高表面積，這對于有效的光催化制氫至關重要。
2）當CdS/Pt@GNTs片被機械彎曲、拉伸和扭曲時，研究人員進一步評估了光催化制氫性能。這使得它們可以隨后組裝成3D樹狀布局，以模擬低光強條件下的全向光采集和制氫。
這種柔性和全方位的光催化概念對于未來的氫經濟非常重要，在未來的氫經濟中，可再生能源可以通過家庭花園中的人造樹來產生。
Zijun Yong, et al, Omnidirectional Hydrogen Generation Based on a Flexible Black Gold Nanotube Array, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c05933
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05933
10. ACS Nano：硫代二鉬酸鹽[Mo2S12]2?作為用于多硫化物氧化還原和鋰嵌入的雙功能分子催化劑實現寬溫度范圍Li-S電池
硫代二鉬酸鹽[Mo2S12]2?作為用于多硫化物氧化還原和鋰嵌入的雙功能分子催化劑實現寬溫度范圍Li-S電池鋰?硫（Li-S）電池發展面臨的一個嚴重挑戰是長鏈多硫化物的溶解和擴散，導致電池容量迅速衰減和較低的庫侖效率。近日，揚州大學Lubin Ni，中興派能Guowang Diao提出了一種對稱的雙核鉬配合物[Mo2S12]2?，其中含有6個S22?配體作為硫的主體材料，這是受硫化鉬電催化劑的啟發，可以顯著改善Li?S電池的性能，提高Eg和Ev。
本文要點：
1）[Mo2S12]2?簇合物作為“雙向催化劑”能夠有效地催化多硫化物還原和硫化鋰氧化。此外，研究人員通過各種光譜技術和現場電化學表征并結合理論計算闡明了催化劑的作用機理。
2）實驗結果顯示，(NH4)2Mo2S12/S正極具有較高的初始放電容量（0.1C下容量達到1500 mAh g?1），良好的電化學性能（3.0 C下容量達到798 mAh g?1），以及良好的循環穩定性（3.0 C下600次循環后，容量衰減0.065%）。此外，(NH4)2Mo2S12/S正極在較寬的溫度范圍內仍表現出優異的電化學性能（1.0 C下，在?20°C時為273.2 mAh g?1，在60 °C下為1218.9 mAh g?1）。進一步，具有(NH4)2Mo2S12/S正極（S負載量：144 mg）的軟包電池也表現出優異的比容量（795 mAh g?1，0.1 C）。
Zhiyuan Ma, et al, Wide-Temperature-Range Li?S Batteries Enabled by Thiodimolybdate [Mo2S12]2? as a Dual-Function Molecular Catalyst for Polysulfide Redox and Lithium Intercalation, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c05029
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05029
11. ACS Nano: MoS2納米片錨定TiN納米線的陣列異質結構作為高效贗電容陽極用于纖維狀銨離子不對稱超級電容器
非金屬氨離子具有安全性高、摩爾質量小、水化半徑小等特點，在耐磨水系超級電容器中顯示出巨大的優勢。構建高能量密度的柔性銨離子不對稱超級電容器(AASCs)的構建極具應用前景，但由于缺乏高容量的贗電容陽極，仍然具有挑戰性。近日，南京航空航天大學Xiaogang Zhang，中科院蘇州納米所Qichong Zhang，Qingwen Li采用水熱法和氮化法，合理構建了一種在碳納米管上生長的TiN納米線上錨定了MoS2納米片的多功能核?殼層異質結構電極（MoS2@TiN/CNTF)。
本文要點：
1）值得注意的是，排列良好的TiN納米線作為高導電性的核心，而均勻分布的MoS2納米片作為殼層提供了豐富的電化學活性中心。密度泛函理論(DFT)計算揭示了MoS2納米片與TiN納米線之間強烈的界面相互作用對NH4+吸附的增強作用。此外，界面電荷的重新分布有利于電導率的提高。
2）結果表明，這種復合電極在2 mA cm?2時的比電容為1102.5 mF cm?2，是MoS2@/CNTF電極的2倍。通過扭轉MoS2@TiN/CNTF陽極和MnO2/CNTF陰極，分別在NH4Cl-PVA凝膠電解液中修飾，制備了最大輸出電壓為2.0 V的柔性纖維狀AASCs。組裝后的FAASCs的比電容為351.2 mF cm?2，能量密度為195.1 μWh cm?2。
因此，這種典型的柔性陽極由具有獨特電化學性能的分級異質結構組成，為構建下一代可穿戴FAASCs開發了一套有價值的指南。
Lijie Han, et al, Arrayed Heterostructures of MoS2 Nanosheets Anchored TiN Nanowires as Efficient Pseudocapacitive Anodes for Fiber-Shaped Ammonium-Ion Asymmetric Supercapacitors, ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c05905
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c05905
