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1. Nature Commun.：Pt1與Ptn催化協同增強C-H活化用于甘油級聯氧化成甘油酸

甘油選擇性氧化為甘油酸是多元醇的一個重要增值反應，是一個典型的級聯催化過程。同時實現高甘油活性和甘油酸選擇性仍然是一個很大的挑戰，其遭受深度氧化和C-C裂解或者從甘油醛到甘油酸的低氧化效率。近日，北京化工大學Jing He發展了通過原子Pt₁協同低配位Pt-Pt增強C-H活化的級聯協同催化策略，用于甘油到GLYA的級聯選擇性氧化。

本文要點：

1）研究人員將Pt₁原子和Pt_n原子簇整合到結構精準的Cu-CuZrO_x上，形成了負載型多個PtCu活性中心，展示了級聯協同催化策略。孤立的鉑原子具有獨特的富電子特征，可以促進帶有中間勢壘的C-H鍵的活化。

2）所提出的級聯協同催化包括：(1)在甘油氧化為η²吸附的GREAD過程中，Pt₁原子上的C-H活化增強，而Pt_n簇上的O-H活化增強(步驟I)；(2)η²-吸附的GREAD的O-H插入，隨后在GREAD的串聯氧化中，Pt1原子上的C-H活化增強(步驟II)。

3）與單一的團簇/納米粒子PtM催化劑相比，級聯協同作用中原子Pt₁的增強C-H活性不僅可以促進甘油轉化為GLYA，而且可以高選擇性地促進CHARD轉化為GLYA，從而避免深度氧化和C-C裂解，從而實現高甘油轉化率和高GLYA選擇性。

An, Z., Zhang, Z., Huang, Z. et al. Pt₁ enhanced C-H activation synergistic with Ptn catalysis for glycerol cascade oxidation to glyceric acid. Nat Commun 13, 5467 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-33038-w

https://doi.org/10.1038/s41467-022-33038-w

2. Nature Commun.：Ru-WO_3-x中的可逆氫溢出增強中性pH水分解的析氫活性

與酸性介質相比，即使是鉑(Pt)這種最先進的析氫反應(HER)電催化劑，在中性/堿性介質中也顯示出低兩到三個數量級的活性。盡管HER在酸性條件下表現出較好的活性，但設備和催化劑腐蝕限制了操作壽命。中性介質為催化劑保持穩定提供了更有利的條件，并為電解槽提供了腐蝕性更小的環境。近日，浙江大學Yong Wang，南洋理工大學Bin Liu開發了一種有效的策略來顯著增加在中性環境中進行HER期間催化劑上的H覆蓋率。

本文要點：

1）研究人員提出了貧氧鎢氧化物（Ru-WO_3-x）體系上的Ru納米顆粒（NPs）,其中插入WO_3-x中的質子可以在HER中轉移到Ru納米顆粒，從而大大增加Ru納米顆粒上的氫覆蓋率并增強HER性能。

2）通過結合原位拉曼光譜研究、電化學測量和DFT計算，研究人員清楚地證明了在HER過程中氫從WO_3-x溢出到Ru NPs。因此，與商業Ru/C電催化劑 (5.0 wt%)相比，Ru-WO_3-x在1.0 M磷酸鹽緩沖溶液(PBS)電解質中的HER活性提高了24.0倍。

Chen, J., Chen, C., Qin, M. et al. Reversible hydrogen spillover in Ru-WO_3-x enhances hydrogen evolution activity in neutral pH water splitting. Nat Commun 13, 5382 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-33007-3

https://doi.org/10.1038/s41467-022-33007-3

3. Nature Commun.：多型銅基四元硫化物納米晶體庫能夠實現高效的太陽能到氫氣的轉化

設計多型同質結是調節光生電子和空穴的有效方法，從而帶來所需的物理和化學性質，并成為太陽能轉化為氫氣的有吸引力的光催化劑。然而，高產量和可控合成定義明確的多型體，特別是多元硫族化物-有利于高效太陽能轉化為氫氣的基本因素-尚未實現。近日，中科大俞書宏院士報道了一種通用的膠體方法，該方法實現了在纖鋅礦(WZ)結構上向多型CQS納米晶體庫外延生長鉀錳礦(KS)結構，包括Cu₂ZnSnS₄ (CZTS), Cu₂CdSnS₄(CCdTS), Cu₂CoSnS₄ (CCoTS), Cu₂MnSnS₄ (CMnTS), Cu₂FeSnS₄ (CFeTS), Cu₃InSnS₅ (CInTS) 和 Cu₃GaSnS₅ (CGaTS)。

本文要點：

1）以多型CZTS納米晶為例，可以精確控制同質結數目來制備子彈形單同質結多型體(SHP，WZ-KS)和橄欖球形雙同質結多型體(DHP，KS-WZ-KS)。此外，研究人員進一步考察了多型CZTS納米晶的光催化析氫性能。

2）結果顯示，多型CZTS納米晶體比具有相同組成的純相CZTS納米晶體表現出更高的光催化活性（SHP為270 μmol h^-1 g^-1，DHP為381 μmol h^-1 g^-1，WZ為145 μmol h^-1 g^-1，KS為98 μmol h^-1 g^-1）。

3）研究人員通過密度泛函理論（DFT）計算，進一步揭示了多型同質結具有II型帶隙排列，有利于光生載流子的分離，從而提高了光催化性能。研究人員進一步檢測了其他制備的多型CQS納米晶體的光催化制氫性能，從而證明了這種概念，即多型同質結可以增強半導體的光催化制氫性能。

Wu, L., Wang, Q., Zhuang, TT. et al. A library of polytypic copper-based quaternary sulfide nanocrystals enables efficient solar-to-hydrogen conversion. Nat Commun 13, 5414 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-33065-7

https://doi.org/10.1038/s41467-022-33065-7

4. Nature Commun.：基于金屬-空氣氧化還原反應的濕敏電化學柔性傳感器用于健康管理

大量研究表明，柔性電子器件在健康管理中發揮著重要作用。供電方式一直是設備的一個重要因素，自供電方式因其易于制造、使用舒適和系統美觀而極具吸引力。近日，清華大學張瑩瑩教授開發了一種基于金屬-空氣氧化還原反應的高性能自供能化電濕度(CEH)傳感器，并展示了其在遠程健康管理和醫療方面的潛在應用。

本文要點：

1）該傳感器由夾在石墨紙和鋁箔之間的氧化石墨烯(GO)/絲素蛋白(SF)/LiBr電解質凝膠層組成。由于GO和SF都具有豐富的親水基團，而LiBr具有良好的吸濕性，這種結構中的氧化還原反應對濕度高度敏感。

2）濕度可以通過測量傳感器的短路電流來監控，而不需要額外的電源，這取決于電解質的離子遷移率。此外，GO薄片在SF凝膠中平行排列，阻礙快速離子遷移，從而導致傳感器的長壽命。該傳感器在較寬的相對濕度范圍(11–84%)內表現出良好的性能，包括快速響應(1.05 s)、快速恢復(0.80 s)和高靈敏度(0.09 μA/s/1%)。

3）基于該傳感器的優異性能，研究人員設計了一個集成的呼吸監測-診斷-治療系統和非接觸式人機界面，展示了其在健康管理方面的應用前景，包括感染預防、疾病診斷和醫療。

Li, S., Zhang, Y., Liang, X. et al. Humidity-sensitive chemoelectric flexible sensors based on metal-air redox reaction for health management. Nat Commun 13, 5416 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-33133-y

https://doi.org/10.1038/s41467-022-33133-y

5. Nature Commun.：解決高能鋰金屬電池的實際Li⁺通量問題

電解質工程通過構建富含LiF的固體電解質界面(SEI)來提高鋰金屬電池的庫侖效率(CE)。然而，LiF的低電導率擾亂了Li⁺穿過SEI的擴散，從而誘導Li⁺轉移驅動的枝晶狀沉積。近日，浙江大學范修林研究員，Liwu Fan建立了一個機制方案，解釋鋰沉積對SEI的依賴性，并通過明確的評估進行驗證，該評估反映了最成功的富氟電解質與鋰金屬負極（LMA）的相容性。

本文要點：

1）鋸齒狀的Li沉積源于SEI組分的不均勻Li⁺遷移率。適應襯底上均勻Li⁺分布的一個有希望的策略是提高SEI中LiF區域的Li⁺電導率。

2）研究人員進行了雙鹵化物（F和Cl）電解液的設計，該電解液原位產生雙鹵化物(LiF_1-xCl_x)SEI。與LiF相相比，氯摻雜使LiF_1-xCl_x相具有快速的Li⁺導電性，同時在不影響機械穩定性的情況下，能壘降低六分之一。

3）改進的CE(>99.5%)證明了該方法的有效性，并延長了全電池的循環壽命(>200個循環)。特別是采用雙鹵化物電解液的無負極Cu||LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂負極電池，在實用水平上實現了超過125次的循環。

該方案有助于從根本上理解和評價鋰的沉積過程，為實現高能LMBs開辟了一條可行的工程途徑。

Zhang, S., Li, R., Hu, N. et al. Tackling realistic Li⁺ flux for high-energy lithium metal batteries. Nat Commun 13, 5431 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-33151-w

https://doi.org/10.1038/s41467-022-33151-w

6. Nature Commun.：界面工程突破了RuO₂的穩定性和活性極限用于可持續的水氧化

設計具有更高穩定性和活性的催化材料是可持續電化學能源技術的關鍵。RuO₂是生產綠色氫氣的電解槽中最具活性的析氧反應（OER）電催化劑，但其在反應過程中會遇到嚴重的電化學氧化和溶解問題。獲得穩定和活性的RuO₂電催化劑仍然是一個巨大的挑戰，目前的策略通常是以犧牲另一種性能為代價來增強這兩種性能中的一種。近日，天津大學Tao Ling，南開大學Zhenpeng Hu，臺灣同步輻射研究中心Chia-Hsin Wang構建了RuO₂/CoO_x雜化催化劑，打破了RuO₂催化劑的穩定性和活性的拉鋸關系。

本文要點：

1）結合理論計算、原位X射線光電子能譜(XPS)和原位紫外可見吸收光譜(UV-Vis)，研究人員證明了新型RuO₂/CoO_x雜化材料的穩定性大大超過了塊體RuO₂的Pourbai極限。這歸因于CoO_x的氧化和界面電子效應的犧牲，通過降低RuO₂的溶解驅動力和豐富RuO₂上的電子來穩定RuO₂。

2）此外，動力學同位素效應(KIE)、原位紅外反射(IR)測量和理論計算證實，界面的構建在RuO₂/CoO_x界面周圍產生了高活性的Ru/Co雙原子中心，它們協同吸收了OER過程中的關鍵氧中間體，從而優化了反應熱力學和動力學。因此，RuO₂/CoO_x催化劑在中性和堿性條件下具有優異的高OER活性，同時具有良好的長期穩定性。

Du, K., Zhang, L., Shan, J. et al. Interface engineering breaks both stability and activity limits of RuO₂ for sustainable water oxidation. Nat Commun 13, 5448 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-33150-x

https://doi.org/10.1038/s41467-022-33150-x

7. JACS：氧化物-Si界面調控改善光電極性能

發展高性能Schottky Si光電極的關鍵問題是通過降低缺陷位點濃度的方式盡量減小提取電荷過程的損失，這需要人們弄清界面特點和光轉化之間的關系。有鑒于此，中科院大連化物所李燦、姚婷婷等報道以n-Si/MO_x/Ni結構作為模型，研究不同特點的異質結構界面對電荷傳輸性能的影響、對光電/光電化學性能的影響。

本文要點：

1）當修飾一層超薄AlO_x層能夠消除n-Si/Ni界面釘扎，顯著提高光電轉換；但是在n-Si導帶下方0.59 eV處產生供體深缺陷，其能夠通過反向偏置電壓實現離子化，這種作用導致光生電荷的10 %發生復合。通過AlO_x和薄層Au之間配合消除這種深缺陷。AlO_x/Au雙中間層能夠消除基本上所有的缺陷，導致半導體Si的電荷產生的電場效應最大化，用于催化表界面的光化學反應。

2）構建的n-Si/SiO_x/AlO_x/Au/Ni/NiFeO_x光陽極的填充因子達到0.75的創記錄值，在偏壓條件進行水氧化的光電轉換效率達到3.71 %，這項研究工作說明界面電子結構在太陽能光電轉換領域的重要性。

Jiangping Ma, Haibo Chi, Aoqi Wang, Pengpeng Wang, Huanwang Jing, Tingting Yao*, and Can Li*, Identifying and Removing the Interfacial States in Metal-Oxide–Semiconductor Schottky Si Photoanodes for the Highest Fill Factor, J. Am. Chem. Soc. 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c06748

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c06748

8. Angew：空間規整的單層厚度雙金屬二維聚合物用于電催化析氧反應

新型雙金屬材料為進一步提高析氧反應（OER）電催化劑的性能提供了更多的可能性。然而，雙金屬催化劑的合理設計仍然是一個巨大的挑戰，目前缺乏一種實用的方法來將影響活性中心本征活性的因素與其他因素解耦，從而阻礙了對協同效應機理的深入了解。基于此，天津大學胡文平教授，雷圣賓教授，國科溫州研究院Ling Yang，江西師范大學Xuejiao J. Gao采用Langmuir-Blodgett(LB)方法合成了一系列空間位置明確、配位環境不同的雙金屬M₁TAPP-M₂（M_1，2=Ni，Co）-2DPs，并研究了兩種金屬在電催化OER中的協同效應。

本文要點：

1）具有定義良好的原子結構和相同數量的雙金屬2DPs的活性中心使研究人員能夠探索金屬中心的空間位置和配位環境與這些材料的本征活性的關系。

2）掃描隧道顯微鏡(STM)表征證實，OER反應后2DP骨架保持完好，表明所有金屬中心都保留在它們的螯合位置。

3）電化學拉曼光譜、非原位XPS光譜和密度泛函理論(DFT)計算表明，Ni和Co之間的電子轉移可以調制2DPs的電子結構，從而導致OER活性的差異。

這項工作揭示了材料的本征OER活性與結構之間的關系，將有助于設計高活性的OER電催化劑。

Dejuan Fa, et al, Spatial Well-defined Bimetallic Two-dimensional Polymers with Single Layer Thickness for Electrocatalytic Oxygen Evolution Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202207845

https://doi.org/10.1002/anie.202207845

9. Angew：在120mA·cm^-2的工業相關電流密度下通過C–N耦合可擴展地電合成甲酰胺

從含碳和含氮的小分子，特別是在高電流密度下操作，可擴展和持久地電合成高價值的有機氮化合物具有重要意義。近日，天津大學張兵教授，Yifu Yu報道了在環境條件下，利用甲醇和氨成功在堅固的摻硼金剛石（BDD）陽極上電氧化合成甲酰胺。

本文要點：

1）在優化的反應條件下，在120 mA·cm^-2下，甲醇對甲酰胺的選擇性和法拉第效率分別達到73.2%和41.2%，且具有較高的耐久性。

2）研究發現，氨對類醛中間體的親核攻擊導致C-N鍵的形成。

3）此外，研究人員在8L放大電解裝置上獲得了0.82 mol h^-1（36.9 g h^-1）的高產率和33.5%的FE值，在C-N電偶合領域表現出令人印象深刻的性能，展示了以綠色方式大規模電合成甲酰胺的潛力。

Jiang Shao, et al, Scalable Electrosynthesis of Formamide through C–N Coupling at the Industrially Relevant Current Density of 120 mA cm^-2,  Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202213009

https://doi.org/10.1002/anie.202213009

10. Angew：基于深度共晶溶劑和多金屬氧酸鹽的半固態超質子超分子聚合物電解質

超分子聚合物（SPs）因其動態成鍵特性，在功能軟材料中顯示出誘人的優點。然而，大多數SPs只能以溶液狀態存在，不能形成塊狀材料，限制了其應用。近日，吉林大學Haolong Li通過DESs和POMs的超分子組裝，制備了自支撐強度高、質子電導率高的半固態SP電解質。

本文要點：

1）在這個過程中，POMs作為多功能超分子交聯劑固化液體DESs，并與DESs構建雜化氫鍵網絡。同時，POMS帶來了豐富的質子和質子躍遷中心，使體系具有超質子導電性。

2）此外，這些SP電解質的熱力學可逆性使得它們可以很容易地通過溫和的熔融滲透策略進行處理，與超級電容器中的電極形成穩定的界面，并實現增強的電化學性能。

這項工作提出了一種獨特的DES/POM雜化體系，為開發功能SP材料提供了一個很有前途的平臺，相關的超分子化學概念也可以促進對先進電解液材料的探索。

Haikun Guo, et al, Semi-Solid Superprotonic Supramolecular Polymer Electrolytes Based on Deep Eutectic Solvents and Polyoxometalates, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202210695

https://doi.org/10.1002/anie.202210695

11. Angew：具有超高光敏性能的光敏劑納米顆粒用于改善對實體腫瘤的光動力治療效果

光動力治療(PDT)是治療淺表性腫瘤的有效方法之一。然而，組織中有限的光強度、腫瘤乏氧以及光敏劑(PSs)在腫瘤中積累效率低仍然是PDT所面臨的主要挑戰。有鑒于此，中科院化學所李峻柏研究員構建了具有超高光敏性能的PS納米顆粒(HR NPs)，其可以增加單線態氧(¹O₂)的產生，并改善PS在腫瘤中的積累。

本文要點：

1）在0.05 mW cm^-2的超低功率光照射下，HR NPs能產生大量的¹O₂。更重要的是，HR NPs能夠在荷瘤小鼠體內進行長時間循環，因此其在腫瘤中的積聚效率也較高。

2）在合適波長的光照射下，該納米顆粒能夠表現出良好的抗腫瘤作用。綜上所述，該工作為進一步增強PDT對實體腫瘤的治療效果提供了新的策略。

Jie Zhao. et al. Super Light-Sensitive Photosensitizer Nanoparticles for Improved Photodynamic Therapy against Solid Tumors. Angewandte Chemie International Edition. 2022

DOI: 10.1002/anie.202210920

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202210920

12. ACS Nano：有機配體保護的原子級精確金屬納米團簇的電催化CO₂還原

電化學二氧化碳還原反應（CO₂RR）具有溫和的反應條件，并且可以利用太陽能、風能或潮汐能等可再生能源產生的電能獲得高增值液體燃料和化學品，是實現碳循環利用和可持續發展的一種很有前景的方法。然而，由于傳統催化劑表面的復雜性，深入了解涉及多個化學過程和多個產物的CO₂RRs的反應機理仍然是一個巨大的挑戰。具有精確組成和確定原子堆積結構的有機配體保護的金屬納米團簇在揭示 CO₂RRs 的反應機理方面具有優勢。近日，南京工業大學Yanhui Yang，香港城市大學Qichun Zhang等總結了原子精確金屬納米團簇催化的 CO₂RRs 的最新進展。

本文要點：

1）作者總結了包括金、銅和銀納米團簇的CO₂RR。詳細討論了Au納米團簇電荷、配體、表面結構、摻雜和粘合劑對 CO₂RR 的影響。

2）同時還討論了CO₂RRs的反應機理，包括活性位點和關鍵反應中間體。預計該研究領域的進展可以促進金屬納米團簇和CO₂RRs的發展。

Dan Yang, et al. Electrocatalytic CO₂ Reduction over Atomically Precise Metal Nanoclusters Protected by Organic Ligands. ACS Nano, 2022

DOI: 10.1021/acsnano.2c0605

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c06059