1. Nature Commun.：一種吸濕的納米膜涂層實現了高效的蒸汽供給光催化水分解
高效的水蒸氣分解開啟了開發可擴展和無腐蝕太陽能收集系統的新策略。東京大學Kazuhiro Takanabe等采用摻Al的SrTiO3 (SrTiO3:Al)基光催化劑，均勻地用納米TiOx膜或TaOx薄層(<3 nm)修飾，證明了在蒸汽供給下，整體水分解效率很高。
本文要點：
1）金屬(氫)氧化物層的吸濕特性提供了蒸汽下的液態水反應環境，從而實現了54±4%的AQY，與液體反應相當。TiOx涂層，CoOOH/Rh負載SrTiO3:Al光催化劑在高壓(0.3 MPa)下工作超過100小時，使用模擬海水作為水蒸氣供應源沒有任何問題。
2）作為一種耐高壓光電反應器，這種蒸汽進料的概念是創新的，可能具有大規模應用價值。它允許水反應物均勻地分布到反應器系統中，而沒有去除光催化劑粉末和從反應器中洗脫一些溶解離子的潛在風險。
Suguro, T., Kishimoto, F., Kariya, N. et al. A hygroscopic nano-membrane coating achieves efficient vapor-fed photocatalytic water splitting. Nat Commun 13, 5698 (2022).
DOI: 10.1038/s41467-022-33439-x
https://doi.org/10.1038/s41467-022-33439-x
2. Nature Commun.：金屬納米粒子和有機金屬配合物在NAD(P)H通過中繼加氫再生中的協同作用
大多數加氫反應是由有機金屬絡合物（M）或非均相金屬催化劑催化的，但通過合理組合兩種類型的催化劑在一個反應中同時提高活性和選擇性仍然很大程度上尚未探索。浙江師范大學楊啟華教授等報道了一種氫化模式，H物種從負載的金屬納米顆粒(NPs)傳遞到M，其中前者負責H2離解，M用于進一步將氫化物轉移到反應物。
本文要點：
1）金屬NPs和M之間的協同作用產生了一種高效的NAD(P)H再生系統，其選擇性> 99%，活性比相應的金屬NPs和M高出一個數量級。
2）將加氫反應模塊化為金屬納米粒子的氫活化和金屬絡合物的底物活化為合理解決具有挑戰性的加氫反應鋪平了新的道路。
Wang, M., Zhao, Z., Li, C. et al. Synergy of metal nanoparticles and organometallic complex in NAD(P)H regeneration via relay hydrogenation. Nat Commun 13, 5699 (2022).
DOI: 10.1038/s41467-022-33312-x
https://doi.org/10.1038/s41467-022-33312-x
3. Nature Commun.: 啞鈴狀膠體的液晶行為及手性藍相的觀察
膠體液晶是一類新興的軟材料，它自然地結合了液晶分子和膠體粒子的獨特特性。與分子LC相比，膠體基LC材料具有熱穩定性、價格低廉且對外部場（包括剪切場、電場和磁場）具有更高的敏感性，這使得它們在廣泛的應用中具有吸引力。啞鈴形膠體 (DBC) 的特點是在球形尖端之間具有獨特的凹腔和獨特的堆積行為，使其成為功能性光學材料的構建塊。由DBC形成的膠體LC將能夠在單粒子水平上可視化具有扭曲/雙扭曲結構的手性/BP，從而為手性如何從非手性構建塊中產生提供新的見解。然而，迄今為止尚未通過實驗探索 DBC的凹面幾何形狀決定其LC相行為的方式。
近日，吉林大學化學學院的楊揚、呂中元以及復旦大學高分子系的聶志鴻等人證明了非手性啞鈴形膠體可以組裝成多種特征液晶相，包括具有鎖定結構的向列相、近晶相，特別是雙扭曲手性柱對藍相III的實驗觀察。實驗和模擬的相圖表明，不同液晶相的存在和穩定區域強烈依賴于啞鈴形膠體的幾何參數。這項工作為光子應用藍相的設計和構建開辟了一條新途徑。
本文要點：
1）本文系統地研究了啞鈴形分子的膠體類似物，即所謂的DBCs的相行為。實驗和模擬結果均證實RD和RL對于細觀有序相的形成至關重要。實驗結果表明，RD為1.0-1.8和 RL為0.1-1.8 的DBC可以組裝成各種LC相，包括BP III、N2、N1和SmA相。發現相變的階段和開始強烈依賴于DBC的RD和RL。
2）布朗動力學模擬用于進一步建立 DBC的幾何形狀和相形成之間的相關性。仿真結果與實驗數據吻合較好，為今后復雜介晶系統的設計提供了理論依據。此外，實驗表明膠體 LC 相可以通過控制DBC與磁場的方向來動態調整。這項工作提供了對不同形狀粒子設計所需規則的見解，以實現具有更高復雜性和所需刺激響應電子和光子特性的超結構。
Chen, G., Pei, H., Zhang, X. et al. Liquid-crystalline behavior on dumbbell-shaped colloids and the observation of chiral blue phases. Nat Commun 13, 5549 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-33125-y
https://doi.org/10.1038/s41467-022-33125-y
4. Nature Commun.：新型聚酯低聚物聚合制備高增強可降解木質纖維素生物復合材料
未漂白的木纖維和納米纖維是環保型生物基材料生產的候選材料，特別是作為聚合物基生物復合材料的增強體，因為它們的密度低，在材料生產階段具有碳匯的潛力。然而，用可降解或化學可回收的基質制造高增強含量的生物復合材料目前仍比較困難。近日，瑞典皇家理工學院Peter Olsén，LarsA . Berglund提出了一個新的概念來解決這個問題，即在預先形成的木質纖維素網絡中，基于功能平衡的低聚物進行聚酯基質的簡易和可擴展的原位聚合。
本文要點：
1）研究人員成功實現了用分散良好的機械未受損纖維或納米纖維素制造出高強度的生物復合材料。這些可降解的生物復合材料比文獻中的類似物具有更高的機械性能。
2）研究發現，增強體的幾何形狀（30微米的纖維或10-1000納米直徑的原纖維）影響聚酯基體的聚合和降解。
總的來說，這項工作在循環生物經濟的背景下為開發環保型材料開辟了新的途徑。
Oliaei, E., Olsén, P., Lindstr?m, T. et al. Highly reinforced and degradable lignocellulose biocomposites by polymerization of new polyester oligomers. Nat Commun 13, 5666 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-33283-z
https://doi.org/10.1038/s41467-022-33283-z
5. JACS：可逆鋅金屬電池的鹵化Zn2+溶液結構
可充電水性鋅金屬電池因其資源豐富、成本低、安全性高的特點，已成為間歇式可再生能源大規模電化學儲能的理想選擇。然而，鋅金屬陽極存在枝晶生長和析氫反應（HER），使電化學性能惡化。在此，為了解決上述問題，南開大學陳軍院士團隊報道了一種將鹵素離子引入Zn2+溶劑化結構。
本文要點：
1） 作者通過由乙酸鋅和鹵化銨組成的電解質，使得給電子陰離子I-可以與Zn2+配位，從而將傳統的Zn（H2O）62+轉化為ZnI（H2O）5+，并且I-能將電子轉移到水分子從而抑制HER，并且伴隨NH4+形成的動態靜電屏蔽層也可以有效限制枝晶的生長。
2） 在鍍鋅/剝離過程中，鋅沉積均勻，鹵化電解液達到了99.3%的高初始庫侖效率（CE），并且保持在平均CE值為～99.8%。
3） Zn-I電池采用游離I-作為陰極，碳氈聚苯胺作為導電介質和吸附層，經過300次循環后，容量無衰減并且平均CE為98.6%。該工作中不但系統研究鹵化Zn2+溶劑化結構，而且為實現高度可逆的鋅金屬陽極和電池提供了一種電解質設計新策略。
Qiu Zhang, et al. Halogenated Zn2+ Solvation Structure for Reversible Zn Metal Batteries JACS （2022）
DOI: 10.1021/jacs.2c06927
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c06927
6. JACS：非配位阻燃功能電解質溶劑用于可充電鋰離子電池
在鋰離子電池中，功能性助溶劑可以顯著提高電解液的特定性能，例如阻燃性。如果共溶劑顯示出強的Li+配位能力，它可能不利地影響電極的電化學Li+嵌入反應。近日，中科院物理研究所郭玉國研究員，辛森研究員，張娟助理研究員提出了一種非配位功能性助溶劑，以豐富電解液的功能，同時避免干擾鋰的儲存過程。
本文要點：
1）六氟環三磷腈（Hexafluorocyclotriphosphazene）是一種具有良好物理化學性質的高效阻燃劑，被選作制備功能電解質的助溶劑。有低給電子能力的非極性磷腈分子不與Li+配位，因此被排除在初級溶劑化鞘之外。
2）在基于石墨負極的鋰離子電池中，磷腈分子在充電過程中不會與Li+共沉淀到石墨晶格中，這有助于保持完整的負極結構和界面，并有助于穩定的循環。此外，非配位共溶劑還被應用于其他類型的電極材料和電池，從而為具有可定制功能的高性能電化學儲能系統鋪平了道路。
Shuang-Jie Tan, et al, Noncoordinating Flame-Retardant Functional Electrolyte Solvents for Rechargeable Lithium-Ion Batteries, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c08396
https://doi.org/10.1021/jacs.2c08396
7. JACS：具有she拓撲的三維共價有機框架
基于網狀化學，人們可以根據預先設計的拓撲結構以原子精度控制晶體結構。然而，目前僅建立了有限數量的三維（3D）共價有機骨架（COFs）的拓撲結構。近日，浙江大學Hongzheng Chen，Ning Huang，德克薩斯農工大學周宏才教授開發了一系列具有前所未有的she拓撲結構的3D COFs，由D3d-和d4h對稱的組件而構建。
本文要點：
1）所得的COFs在Im3?m的空間群中結晶，其中每個D3d單元與六個D4h單元連接形成具有2.0 nm均勻孔徑的非萜烯網絡。此外，這些COFs表現出高結晶度、優異的孔隙率以及良好的化學和熱穩定性。
2）研究人員精確表征了這些網絡的晶體結構、組成和物理化學性質。值得注意的是，內置的卟啉單元使這些COFs成為光氧化還原C-C鍵形成和光催化CO2還原反應的有效催化劑。
這一工作為構建3D she-net COFs提供了一種新的途徑，也提高了COFs的結構多樣性和復雜性。
Xiaoyi Xu, et al, Three-Dimensional Covalent Organic Frameworks with she Topology, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c07733
https://doi.org/10.1021/jacs.2c07733
8. JACS：基于雙離子氨基硼酸配體的高性能單分子磁體
隨著基于鑭系元素（Ln）的單分子磁體的發現，適合于超高密度數據存儲、量子信息處理和分子自旋電子學等實際應用的單分子磁鐵（SMM）的設計取得了巨大進展。取代環戊二烯配體（CpR）中環結構的功能化可以實現同軸度最大化以及通過自旋降低阻塞溫度的振動模式的改變?振動耦合。盡管CpR?配體平臺實現了許多的有機金屬f-block化學，并在SMM設計中發揮重要作用，但由于其4f配體鍵具有很大的離子特性，CpR的單陰離子電荷?可能會對配體場的強度產生靜電限制。
鑒于此，來自德克薩斯農工大學的Michael Nippe團隊提出用氨基硼內酯作為二離子配體，為4f配合物提供高軸向配體場從而提高SMM性能的新途徑。
本文要點：
1）首次提出了一種基于同質f區硼內酯三明治型復合物的高性能SMM；
2）該復合物中陰離子Ln3+茂金屬可以形成短的金屬-配體鍵，且中心Dy3+離子周圍具有高度線性，使得其具有相對較大的磁化反轉障礙（Ueff=1600 cm?1）和66 K的高阻塞溫度，是迄今為止性能最好的SMM。
James C. Michael N., and et al. A High-Performance Single-Molecule Magnet Utilizing Dianionic Aminoborolide Ligands. J. Am. Chem. Soc. 2022.
DOI: 10.1021/jacs.2c06698
https://doi.org/10.1021/jacs.2c06698
9. JACS：Pd1-Cu1雙原子催化劑用于低溫乙炔半加氫
在乙炔半氫化反應中，與金屬納米顆粒催化劑相比，具有最高金屬利用效率的原子分散金屬催化劑或單原子催化劑(SACs)顯示出優異的乙烯選擇性。然而，這些催化劑通常在相對較高的溫度下工作。在保持高選擇性的同時實現低溫反應性仍然是一個挑戰。通過使第一金屬原子與第二相鄰金屬原子配位來合理地定制第一金屬原子的配位環境有望提高SACs的固有反應性。
近日，北京大學馬丁教授，中科院金屬所Hongyang Liu報道了通過在有缺陷的ND@G雜化基底上順序沉積Cu和Pd來構建原子分散的Pd1-Cu1雙原子催化劑（記為Pd1Cu1/ND@G）。
本文要點：
1）采用強靜電吸附和沉積?沉淀法相結合的方法制備了Pd1Cu1/ND@G催化劑。Pd1Cu1/ND@G包含一個獨特的鍵合Pd-Cu原子對結構。Cu原子與三個C原子配位，而鍵合的Pd原子與一個C原子結合。
2）研究人員發現錨定在ND@G載體上的Cu原子改變了二次沉積的Pd原子的空間和電子性質，在費米能級附近顯示出增強的電子控制作用。
3）這種獨特的雙原子結構促進了乙炔的吸附，加速了氫氣的吸附和解離，使氫氣和乙炔之間的競爭吸附轉變為非競爭吸附。這最終改變了乙炔加氫反應的反應路徑，降低了反應勢壘，從而獲得了低溫下高活性的乙炔半加氫催化劑。
Fei Huang, et al, Low-Temperature Acetylene Semi-Hydrogenation over the Pd1?Cu1Dual-Atom Catalyst, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c07208
https://doi.org/10.1021/jacs.2c07208
10. JACS：一個和兩個水分子湮滅丙酮酸陰離子的光化光化學
丙酮酸在多相中的光化學行為已經得到了廣泛的研究，而其共軛堿丙酮酸陰離子(CH3COCOO?，PA?)的光化學行為卻鮮為人知，在氣相和水相中仍然是相互矛盾的。近日，太平洋西北國家實驗室Xue-Bin Wang，華東師范大學Haitao Sun，Zhenrong Sun報道了一項結合低溫、波長分辨負離子光電子能譜和高水平量子化學計算的聯合實驗和理論研究，以研究PA-光化學及其對氣相微溶劑化的依賴。
本文要點：
1）研究人員獲得了PA?·nH2O(n=0?5)團簇，并對其進行了表征，確定了它們的低位異構體。在PA?光化區的多個波長下進行的NIPES表明，PA?的光化學對其水化程度極其敏感。裸露的PA?陰離子表現出活躍的光誘導解離，產生乙酰基(CH3CO?)、甲基(CH3?)陰離子、它們對應的自由基和慢電子，而一個單獨的水分子會導致顯著的抑制，隨后的第二個水能夠完全阻斷所有解離途徑，有效地消除所有PA?的光化學反應。
2）研究人員提出了PA?·nH2O(n=0?2)團簇的解離機理包括nπ*激發、脫水、脫羧基和進一步的CO損失。由于在PA?斷裂之前，光激發二水合物沒有足夠的能量來克服全部脫水能壘，PA?解離途徑被完全阻斷，能量很可能通過失去一個水以及內部電子和振動弛豫來釋放。
Wenjin Cao, et al, Annihilating Actinic Photochemistry of the Pyruvate Anion by One and Two Water Molecules, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c06319
https://doi.org/10.1021/jacs.2c06319
11. JACS：全固態Li-S電池正極-電解質界面的熱力學和動力學
鋰-硫（Li-S）電池（LSBs）因其低成本和高硫含量而成為最有前途的儲能技術之一。然而，多硫化物穿梭及其相應的容量衰減問題是其商業化的主要障礙。利用固態電解質（SEs）代替傳統的液態電解質是一種實現LSBs商業化潛在的解決方案。近日，印度理工學院Swastika Banerjee，加州大學圣地亞哥分校Shyue Ping Ong使用密度泛函理論（DFT）計算和機器學習原子間勢，對全固態LSB中正極-電解質界面的熱力學和動力學進行了全面的研究。
本文要點：
1）發現，在主要的固體電解質化學物質(氧化物、硫化物、氮化物和鹵化物)中，硫化物SE通常對S8正極最穩定，而其他SE化學物質則具有高電化學不穩定性。如果出于其他原因需要使用其他SEs化學物質，則幾種二元和三元硫化物（例如，LiAlS2、Sc2S3、Y2S3）是優異的緩沖層。
2）研究人員使用主動學習方法發展了一個精確的矩張量勢來研究S8|β-Li3PS4界面。大界面模型(> 1000s原子)的分子動力學(MD)模擬顯示，最穩定的Li3PS4(100)表面傾向于與S8形成界面，具有2D通道和較低的Li擴散激活勢壘。
這些結果為下一代全固態LSB的正極-電解質界面設計提供了重要的新見解。
Manas Likhit Holekevi Chandrappa, et al. Thermodynamics and Kinetics of the Cathode?Electrolyte Interface in All-Solid-State Li?S Batteries, J. Am. Chem. Soc., 2022
DOI: 10.1021/jacs.2c07482
https://doi.org/10.1021/jacs.2c07482
12. Matter：構建快離子導電無序界面用于高性能鋅離子和鋅碘電池
不可控的鋅（Zn）枝晶生長和電極/電解質界面嚴重的Zn2+遷移不穩定問題已經成為水系鋅電池商業化面臨的主要障礙。近日，中南大學周江教授，Xinxin Cao構建了無序硅酸鋅（ZSO）界面修飾的Zn負極，并應用于鋅離子和鋅碘電池。
本文要點：
1）ZSO界面具有豐富的納米尺度Zn2+傳輸隧道和高離子電導率，可以抑制枝晶生長，調節Zn@ZSO/電解質界面Zn2+電鍍動力學。
2）結果表明，Zn@ZSO//Zn@ZSO對稱電池可以在1 mA/cm2的條件下，實現高度可逆的鍍鋅/剝鋅超過2500 h。組裝的Zn@ZSO//NH4V4O10電池具有良好的循環穩定性，1000次循環后容量保持率為90.1%。此外，通過抑制I3-的穿梭效應，ZSO//I2電池在KI添加劑電解液中表現出10000次的超長壽命穩定性。
這項工作闡明了一種合理的SE設計用于先進鋅基電池的鋅金屬負極。
Peng et al., Constructing fast-ion-conductive disordered interphase for high-performance zinc-ion and zinc-iodine batteries, Matter (2022)
DOI：10.1016/j.matt.2022.08.025
https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.08.025
