1. Nature Materials：鈣鈦礦量子點結構畸變導致激子裂分和共振量子拍頻
通過半導體量子點的各向異性交換裂分效應產生的明亮激子進行精細結構裂分對于量子信息處理過程至關重要。因為精細裂分對于量子點的大小和形貌非常敏感，因此目前在液氦溫度和單個/少數量子點，才能夠直接測試精細裂分結構。除非每個量子點都非常相似，否則從目前的技術來看，測試和控制量子點組裝體的精細裂分結構是不可能的。有鑒于此，大連化物所吳凱豐、美國有機無機雜化半導體能源材料中心Peter C. Sercel等報道在溶液相合成的CsPbI3鈣鈦礦量子點發現分裂達到1.6 meV的明亮激子，并且表現了液氦溫度至室溫呈現組裝體特點的量子拍頻瞬態吸收。1）精細分裂對于量子點的尺寸和形貌異質性非常敏感和規律，當溫度降低時精細分裂程度增加，說明裂分的機理與鈣鈦礦晶格的正交畸變程度有關。通過有效質量近似計算，發現本征“精細結構能帶”與觀測的精細結構裂分很好的相符。這種精細結構能帶是因為限域在正交畸變量子點中的明亮激子能夠避免交叉形成的。
Han, Y., Liang, W., Lin, X. et al. Lattice distortion inducing exciton splitting and coherent quantum beating in CsPbI3 perovskite quantum dots. Nat. Mater. (2022)DOI: 10.1038/s41563-022-01349-4https://www.nature.com/articles/s41563-022-01349-42. Nature Chemistry：使用水作為還原劑實現乙炔光催化綠色加氫制乙烯
從乙烯出發合成聚合物需要高純度的乙烯原料（乙炔雜質的含量較少），通常處理乙炔雜質需要在高溫條件使用H2和貴金屬催化劑進行乙炔熱催化加氫。這種反應過程不僅非常昂貴和高能耗，而且容易過度加氫生成乙烷。有鑒于此，西北大學Emily A. Weiss等報道一種光催化反應體系能夠對非競爭性（反應物沒有乙烯存在）/競爭性（同時存在乙烯和乙炔）的情況進行乙炔還原為乙烯，反應選擇性高達≥99 %，在接近工業化的反應條件實現接近100 %的轉化率。1）催化反應體系通過高豐度的Co基分子作為催化劑（CoTPPS，間-四(4-磺基苯基)卟啉酸鈷(III)），反應在溫和反應條件進行，反應通過[Ru(bpy)3]2+或者價格較低的有機半導體（多孔氮化碳）作為光敏劑，使用水分子作為質子供體，而且比目前的加氫催化反應相比，在選擇性和符合可持續發展上都有優勢。反應在室溫進行、以水分子提供氫，避免了傳統加氫反應在高溫條件進行和H2作為還原劑。
Arcudi, F., Dor?evi?, L., Schweitzer, N. et al. Selective visible-light photocatalysis of acetylene to ethylene using a cobalt molecular catalyst and water as a proton source. Nat. Chem. 14, 1007–1012 (2022)DOI: 10.1038/s41557-022-00966-5https://www.nature.com/articles/s41557-022-00966-53. Nature Energy：通過高價態陽離子摻雜改善不含Co的層狀電極穩定性
由于Co的儲量變得日益降低，發展不含Co的Ni富集層狀電極材料是降低電極材料價格、符合可持續發展前景的Li離子電池。有鑒于此，漢陽大學Yang-Kook Sun、Chong S. Yoon等報道發現向電極材料中引入第三種元素，同時通過調節電解液，能夠穩定NM90電極材料脫鋰后的層狀結構。為了系統性的研究摻雜含有不同氧化數的陽離子摻雜效應，測試了一系列陽離子（Co3+, Al3+, Ti4+, Nb5+, Ta5+, W6+, Mo6+）。當組成為 Li(Ni0.9Mn0.1)O2的電極材料中引入1 mol % Mo，在4.4 V實現了234 mAh g-1，以Li(Ni0.89Mn0.1Mo0.01)O2 (Mo–NM90)為電極的全電池在電池循環中表現更好的穩定性，在1000圈電池循環后仍能夠提供880 Wh kgcathode-1的容量（性能保留初始容量的86 %）。1）這種穩定性優異的電池電極來自于Mo摻雜導致晶粒細化，通過斷裂增韌（fracture toughening）消除由于晶格收縮導致的有害應力，而且能夠消除材料的局部組分不均勻。此外，摻雜的Mo6+起到支柱效應（pillar effect）穩定脫鋰結構的穩定性。當使用EF91作為電解液，能夠通過形成LiF層保護電極表面結構，阻止電極材料溶解，因此在構建的全電池中實現了在4.3 V長期工作穩定。2）這種Mo-NM90電極能夠在保證較高容量的同時實現循環穩定性，能夠作為電動汽車實現長期壽命，同時降低電池電極的價格，有助于不含Co的LIB電極材料實現商業化。
Park, GT., Namkoong, B., Kim, SB. et al. Introducing high-valence elements into cobalt-free layered cathodes for practical lithium-ion batteries. Nat Energy (2022)DOI: 10.1038/s41560-022-01106-6https://www.nature.com/articles/s41560-022-01106-64. Chem. Soc. Rev.：利用化學工具對腫瘤微環境進行免疫調節
清華大學李艷梅教授對利用化學工具對腫瘤微環境進行免疫調節的相關研究進行了綜述。1）免疫療法被認為是治療癌癥的一種有效方法。近年來，已有許多與免疫治療相關的策略被報道。對腫瘤微環境(TME)的研究使得研究者發現了許多潛在的治療靶點和方法。然而，最近應用的免疫療法往往是基于已被確定的策略，如通過結合常用的刺激劑來增強免疫反應以及通過pH值的變化來釋放藥物等。盡管可以采取方法對這些策略進行改進（如結構優化等），但如何將這些新的靶點和方法應用于免疫治療仍然是一項重要的研究目標。2）作者在文中對TME相關的最新研究進展進行了綜述，并就小分子、免疫細胞及其與腫瘤細胞的相互作用在TME中的調控機制進行討論；此外，作者也介紹了目前能夠將制劑遞送到TME中的技術，并對于調節細胞表型以及免疫細胞和腫瘤之間相互作用的策略進行了概述。Jing-Yun Su. et al. New opportunities for immunomodulation of the tumour microenvironment using chemical tools. Chemical Society Reviews. 2022https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/cs/d2cs00486k
5. Angew：氫鍵有機骨架超薄納米片用于高效可見光光催化 CO2 還原
近年來，超薄二維(2D)納米材料因其獨特的尺寸依賴性質和功能而受到越來越多的關注，在催化、分離、儲能和納米電子等領域具有潛在的應用前景。這些材料通常具有2D層狀結構，相對于面內連接具有相對較弱的層間相互作用。與由原子和離子組成的無機材料相比，二維MOF和COF分別在配位相互作用和共價鍵的作用下由離散的分子模塊組成網狀結構，表現出各種內在的獨特性，如可設計的結構、可調功能和永久的孔。近日，北京科技大學姜建壯教授，Hailong Wang，國家納米科學中心Qingdao Zeng介紹了一種通過鳥嘌呤四鏈體連接的不含金屬的2,2’-吡啶的HOF-25與Ni(ClO)4·6H2O反應制備的HOF-25-Ni的超聲剝離。1）研究人員根據透射電子顯微鏡和原子力顯微鏡圖像，確定了這些厚度約4.4 nm、成品率超過50%的HOF NSs。除了在乙醇中超聲作用下HOF-25固有的剝離外，通過合成后修飾將二價鎳離子固定到HOF-25中的2，2‘-吡啶(bpy)部分，進一步促進了HOF-25的有效剝離。2）令人印象深刻的是，掃描隧道顯微鏡(STM)檢測清楚地確定了HOF-25-Ni構建塊的sql排列，這取決于庚酸/高取向熱解石墨界面上的鳥嘌呤-四重氫鍵相互作用，證實了模擬的2D超分子框架。3）以氧化石墨烯(GO)為載體，質量分數為10 wt%的HOF25-Ni NSs與三異丙醇胺(TIPA)配合，可用于高效光催化二氧化碳還原反應，CO產率達96.3%，轉化率可達24323 μmol?1 h?1(按HOF催化劑計算)。
Baoqiu Yu, et al, Hydrogen-Bonded Organic Framework Ultrathin Nanosheets for Efficient Visible Light Photocatalytic CO2 Reduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202211482https://doi.org/10.1002/anie.2022114826. Angew：單原子酶實現在中性水溶液中電流密度大于1.2mA cm-2時電催化CO2為CO的單一法拉第效率
將 CO2 電還原為 CO 是一種有前途的 CO2 循環利用方法，但它仍然存在電流密度和耐久性不切實際的問題。近日，中山大學廖培欽教授報道了一種新型單原子納米酶 Ni-N5-C，具有 Ni-N5 的酶樣催化活性位點，可用于電化學CO2還原（eCO2RR）。1）在中性水溶液中，Ni-N5-C 表現出超高電流密度和對 CO2 到 CO 的 eCO2RR 的耐久性，超過了迄今為止報道的所有催化劑。2）根據機理研究，與經典催化 Ni-N4 位點相比，Ni-N5 獨特的 3d 軌道分裂和增強的表面電子離域，從而導致Ni-N5-C在高電位下將 CO2 電還原為 CO 的優異催化性能。這項工作受到生物酶的啟發，為優化金屬活性位點的配位幾何結構以實現高效和選擇性的 eCO2RR 提供了一種新方法。
Jia-Run Huang, et al, Single-Product Faradaic Efficiency for Electrocatalytic of CO2 to CO at Current Density Larger than 1.2 A cm?2 in Neutral Aqueous Solution by a Single-Atom Nanozyme, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202210985https://doi.org/10.1002/anie.2022109857. EnSM：一種多功能的類 LiTFSI 錨構建具有定制結構的堅固界面層用于硅負極
為了克服硅(Si)負極體積變化引起的嚴重副反應，優化和構建穩定的固體電解質界面(SEI)是發展高能量密度硅基鋰離子電池的前提。近日，蘇州大學Honghe Zheng，Yan Wang結合了電解液設計和表面修飾的優點，在硅表面構建了具有電解液添加劑功能的苯基三氟甲磺酰亞胺（PTFSI，具有類鋰結構）界面層。1）生成的PTFSI定制界面層調節了電極界面的溶劑化/去溶化反應機理，構建了由齊聚物和無機鹽組成的人工SEI結構，該結構具有快速的離子導電性，可以降低電解液消耗，保持電極結構的完整性。2）因此，優化后的Si@PTFSI負極表現出顯著的倍率性能和循環性能。0.5 C下，在300個循環后，它的容量為1241.9 mAh g-1，而空白Si負極幾乎沒有容量。此外，構建的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2//Si@PTFSI全電池在300次循環中具有高達120.1 mAh g-1的可逆容量。
Weibo Huang, et al, A versatile LiTFSI-like anchor for constructing robust interfacial layers with tailored structures for silicon anodes, Energy Storage Materials, 2022DOI: 10.1016/j.ensm.2022.08.037 https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.08.037 8. EnSM：將單層 Ti3C2TX納米片分散在分層多孔膜中用于鋰硫電池中的高效鋰離子傳輸和多硫化物錨定
由于可溶性多硫化鋰(LiPS)的穿梭效應，高比容量鋰-硫（Li-S）電池的實際應用仍然是一個挑戰。近日，大連理工大學Xiangcun Li提出了一種簡單的相轉化策略來制備具有交聯型三維導電網絡和分級多孔結構的Ti3C2Tx-CNT@C膜正極。1）研究人員首先通過對 Ti3AlC2 MAX 相進行 LiF+HCl 蝕刻，然后進行分層處理來收集Ti3C2Tx 納米片。通過將碳納米管 (CNT)、聚丙烯腈 (PAN) 和 Ti3C2Tx 納米片 (1:1:1) 添加到 N, N-二甲基甲酰胺 (DMF) 中來獲得膜澆鑄溶液。接著，通過將具有~200 μm 膜澆鑄溶液液層的玻璃板浸入去離子水中，通過簡便的相轉化法制備聚合物膜（Ti3C2Tx-CNT@PAN）。經過碳化處理后，得到了以碳納米管為核心、N摻雜碳為交聯殼的獨立分層多孔Ti3C2Tx-CNT@C膜。2）作為一種多功能正極，以CNTs為核、以氮摻雜碳為交聯殼的層狀多孔網絡可以為鋰離子電池提供良好的電子導電性和有效的物理嵌段，而負載的單層Ti3C2Tx納米片則用于提高化學吸附和催化能力，重要的是，骨架結構使Ti3C2Tx納米片均勻分散在膜中，使納米片保持原來的單層結構，進一步增強了Li+的傳輸，獲得了額外的表面吸附催化位置，從而提高了電池的性能。3）實驗結果顯示，Ti3C2Tx-CNT@C電池在1.0 C下循環400次后的可逆容量為642.9 mAh g-1，硫負載量為1.2 mg cm-2，即使在 4.5 mg cm-2 的高硫負載下，在 0.2 C 下 100 次循環后仍具有穩定的循環性能，容量為 747.8 mAh g-1。
Shenghan Gu, et al, Dispersing Single-Layered Ti3C2TX Nanosheets in Hierarchically-Porous Membrane for High-Efficiency Li+ Transporting and Polysulfide Anchoring in Li-S Batteries, Energy Storage Materials (2022)DOI：10.1016/j.ensm.2022.08.048https://doi.org/10.1016/j.ensm.2022.08.0489. ACS Nano：一種具有超高能量密度的食用型營養鋅離子胃內微電容器
同時結合高能量輸出和生物利用度的微型儲能裝置可以極大地促進綠色、安全和無毒的活體檢測的實用性，例如用于胃腸道的非侵入性監測或治療，這仍然是具有挑戰性的。近日，北京理工大學Yang Zhao報道了一種輕質、機械靈活、營養豐富的ZMSC，它可以在動物體內進行生物降解和生物吸收。1）可食用ZMSCs(e-ZMSCs)結合了可食用活性碳（e-AC）微正極上的非法拉第表面反應和鋅微負極上的法拉第反應，同時具有較高的電化學性能和可食性。2）單個可食用混合微器件提供215.1 μWh cm?2的高能量密度，優于可食用、生物兼容(微)器件，甚至優于之前報道的傳統ZMSCs。此外，工作電壓為1.8 V的e-ZMSC在電流密度為0.2 mA cm?2時顯示出605 mF cm?2的高面電容。3）從明膠基質的濕度相關粘度特性中獲得靈感，結合集成電路設計，串聯或并聯的e-ZMSCs可以在有限的膠囊空間內達到完整的結構。一系列系統的體外實驗突出了該類型eZMSC的溶解動力學、熱力學、生物相容性和電刺激滅菌等方面的研究。此外，豬胃的活體試驗證明了這種e-ZMSC對成人患者的可行性和高安全性。
Kaiyue Chen, et al, An Edible and Nutritive Zinc-Ion Micro-supercapacitor in the Stomach with Ultrahigh Energy Density, ACS Nano, 2022DOI: 10.1021/acsnano.2c06656https://doi.org/10.1021/acsnano.2c0665610. ACS Nano：在100°C下工作的水系鋅金屬電池
為了拓寬電子設備的應用范圍，迫切需要在極高溫度下提供可靠的電源。水系Zn金屬電池（ZMBs）具有本質安全性，是一種很有前途的高溫儲能替代技術。然而，在極高的溫度(≥100°C)下，ZMBs的可逆性和長期循環穩定性很少被研究。近日，北京航空航天大學Hua Wang發現，鋅的自發性腐蝕和高溫下嚴重的電化學析氫是傳統的水系ZMBs的重要限制因素。1）研究人員使用環保型聚合劑34 1，5-戊二醇(Pd)制備了Zn(OTf)2?H2O/Pd共溶劑電解液，通過加強H2O的O?H鍵和改變鋅離子的溶劑化結構來抑制水反應活性，同時保持了電解液的高阻燃性和熱穩定性。2）鋅負極上水引起的副反應的抑制確保了鋅負極在高達100 °C的高溫下高度穩定的循環，這一點在成功在100 °C下運行的水基Zn//Te電池中得到了進一步證明。這項工作闡明了通過電解液工程制備極高溫水系ZMBs的可行性。
Jiawei Wang, et al, Working Aqueous Zn Metal Batteries at 100 °C, ACS Nano, 2022DOI: 10.1021/acsnano.2c04114https://doi.org/10.1021/acsnano.2c0411411. ACS Nano：一種具有超長循環壽命和超高能量密度的改性全苯基電解液鎂鋰雜化離子電池
鎂鋰混合離子電池(MLHBs)結合了高安全性和快速離子動力學的優點，使其成為一種有前途的新興儲能系統。近日，中科大田揚超研究員，安徽師范大學劉金云教授通過雙管齊下的方法克服了鎂/鋰雜化離子系統中離子擴散和存儲的挑戰。1）一方面，采用NiCo2S4基正極實現了快速正極氧化還原動力學。微花結構結合了一維納米線和二維層狀納米片的優點，提供了短徑向電荷傳輸通道和許多活性中心，同時分散了雙離子插層的機械應力，有效地緩解了循環過程中的體積變化。此外，參與反應的銅集電體在陰極上建立了一條高速的電子傳輸路徑，催化了鎂/鋰離子的可逆存儲，實現了正極的完全活化。2）另一方面，受在鎂?硫磺電解液中引入雙(三氟甲基磺酰亞胺)鋰（LiTFSI）的研究的啟發，研究人員采用LiTFSI作為鋰添加劑，形成了MLHBs雙鹽電解液。LiTFSI能夠在不鈍化鎂負極極的情況下激活鎂離子。通過用低成本的LiTFSI取代LiCl形成高度穩定的混合電解液，提高了體離子遷移率，同時降低了極化。3）正如預期的那樣，通過加速氧化還原反應動力學，可以在不同的溫度下實現增強的循環性能。采用銅集電體和改進的APC-LiTFSI電解液制備的NiCo2S4正極具有較高的倍率性能。即使在10.0 A g?1下，它也提供了89.7 mAh g?1的高比容量和在0.1 A g-1下，708 Wh kg?1的超高電極能量密度。此外，在2600次循環中，2.0 A g?1時的容量達到204.7 mAh g?1，突出了其超長的循環壽命。4）研究人員通過對電極各反應側的系統研究，揭示了銅集電體在鎂鋰雜化離子存儲中的強化機理。
Yingyi Ding, et al, A Magnesium/Lithium Hybrid-Ion Battery with Modified All-Phenyl-Complex-Based Electrolyte Displaying Ultralong Cycle Life and Ultrahigh Energy Density, ACS Nano, 2022DOI: 10.1021/acsnano.2c07174https://doi.org/10.1021/acsnano.2c07174
