1. Nature Commun.：PdSn 納米線上的層狀 Pd 氧化物用于促進 H2O2直接合成
過氧化氫（H2O2）在工業和生活中有著廣泛的應用。然而，在利用氫氣（H2）和氧氣（O2）直接合成H2O2（DHS）中，高效多相催化劑的開發仍然是一個巨大的挑戰，影響著H2O2的生產。近日，廈門大學熊海峰教授，黃小青教授，福州大學Sen Lin開發了一種兩步法來制備PdSn納米線，成功實現高效催化DHS用來H2O2合成。
本文要點：
1）兩步法包括：首先通過溶劑熱法首次合成表面粗糙的Pd4Sn納米線（PdSn-NW）。然后將Pd前體沉積到PdSn合金納米線（NW）上，隨后在空氣中退火。結果顯示，通過兩步法制備的PdL/PdSn-NW用于DHS表現出高催化活性，在0 °C下直接產生H2O2時，產率超過 520 mol kgcat-1 h-1，選擇性超過了95%。而對于一步法制備的PdSn納米線和PdSn納米粒子催化劑，催化劑表面在流動的H2/O2中容易被還原，表現出較低的H2O2反應活性。
2）PdL/PdSn-NW催化劑上優異的H2O2產量歸因于PdSn納米線上Pd氧化物層的存在。Pd氧化物層在流動的H2/O2中對還原或氧化是穩定的，而其他PdSn納米顆粒和PdSn納米線催化劑在H2/O2存在下則發生了還原。此外，層狀Pd氧化物使得氧/氫的吸附更少，并且減少了O-O和H-H鍵的斷裂，以及產生的過氧化物的吸附更少，進而完全抑制了H2O2氫化和分解。
通過兩步方法設計PdSn納米線的表面可以在PdSn納米線上生成一層Pd氧化物，在H2O2直接合成中表現出優異的反應活性，為設計和開發高活性的DHS催化劑提供了一種有前途的策略。
Li, Hc., Wan, Q., Du, C. et al. Layered Pd oxide on PdSn nanowires for boosting direct H2O2 synthesis. Nat Commun 13, 6072 (2022).
DOI：10.1038/s41467-022-33757-0
https://doi.org/10.1038/s41467-022-33757-0
2. JACS: 導電和超穩定共價有機骨架碳雜化作為理想的電催化平臺
開發具有良好導電性的共價有機框架（COF）對于拓寬其實際應用范圍至關重要。眾所周知，熱退火是提高電導率的一種簡便方法。然而，在較高溫度下，由于缺乏連接劑剛性和物理化學穩定性，大多數COF會發生非晶化和/或熱降解。近日，韓國國立科學技術研究所（UNIST）Jong-Beom Baek、復旦大學Li Feng報道了通過簡單的熱退火合成導電苯并惡唑連接的COF/碳雜化材料（BCOF-600C）。
本文要點：
1) 熔融芳香族苯并惡唑和聯苯構建單元賦予合成的COF優異的物理化學穩定性，可抵抗高溫和強酸/堿。這使得熱處理能夠進一步提高導電性，同時將結構變化降至最低。
2) 周期性加入氮原子的堅固晶體結構允許鉑（Pt）原子集成到BCOF-600C的通道壁中。由此得到的具有高活性中心的電催化劑，其在酸性介質中表現出優越的析氫催化活性。
Seo Jeongmin et.al Conductive and Ultrastable Covalent Organic Framework/Carbon Hybrid as an Ideal Electrocatalytic Platform JACS (2022)
DOI: 10.1021/jacs.2c08344
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c08344
3. JACS：自然日光光催化合成苯并噁唑連接的共價有機框架用于光催化反應
自然日光引發的光催化反應是一種清潔、高效、綠色的合成方法，可用于有機物的合成。然而在合成共價有機框架（COFs）方面仍是前所未有的。近日，山東師范大學的董育斌教授和耿琰教授聯合報道了在自然日光下室溫條件中利用光催化合成COF的工作。這種“窗臺”反應合成的苯并噁唑連接COF（LZU-191）具有良好的穩定性，能作為可循環的光催化劑，催化可見光驅動的硫化物需氧氧化為亞砜的反應。
本文要點：
1）該工作開發了一種利用自然日光催化2，5-二氨基-1，4-苯二酚二鹽酸鹽（DABD）和1, 3, 5-三（4-甲酰苯基）三嗪（TFPT）發生聚合反應，合成COFs的新策略，可制備出克級的LZU-191。并且極大地拓寬了綠色合成COF的范圍和可持續方式。
Cheng-Juan Wu, Yan Geng*, Yu-Bin Dong*, et al. Natural Sunlight Photocatalytic Synthesis of Benzoxazole-Bridged Covalent Organic Framework for Photocatalysis. J. Am. Chem. Soc. 2022.
DOI：10.1021/jacs.2c07893
https://doi.org/10.1021/jacs.2c07893
4. Matter：制備高熵金屬納米線電催化劑的一般方法
高熵合金（HEAs）為在幾乎無限的組成空間中高效地開發催化劑提供了巨大的希望。盡管將多種金屬元素可控地結合到具有定制結構的低維納米材料中具有難以估量的科學和應用潛力，而使用以前的高溫合成技術仍然是一個巨大的挑戰。
近日，北京大學郭少軍教授報道了用一種新的還原擴散法合成含3-10個組分（Pt、Rh、Mo、Ir、Co、Ru、Fe、Ni、Mn和Cr）的Pt基多金屬控制的HEA納米線（NWs）的通用方法。
本文要點：
1）與以往的高溫合成方法不同，新還原擴散合成方法可以在低溫（180 ℃-220 ℃）下將多種元素均勻混合形成結構和組成受控的HEA納米晶，這依賴于在羰基化合物和表面活性劑的存在下原子厚的鉑納米晶的初始成核，以及隨后其他原子的還原和擴散到預制得的納米晶中。
2）研究人員發現，本方法可以擴展到合成更多類型的鉑基HEA納米粒子，其化學計量比可調。此外，這種源于晶格扭曲的高熵效應影響了Pt電子結構，這使得特定組分的HEA-NW對氫氧化反應(HOR)和析氫反應(HER)具有優異的電催化性能。
Sun et al., A general approach to high-entropy metallic nanowire electrocatalysts, Matter (2022),
DOI：10.1016/j.matt.2022.09.023
https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.09.023
5. Angew：構建Ni-Co-Fe氫(氧)氧化物@Ni-Co層狀雙氫氧化物核殼微棒增強析氧
探索地球資源豐富且高效的析氧反應(OER)電催化劑是可持續能源儲存和轉換裝置的關鍵。南洋理工大學樓雄文教授等報道了一種自制策略，以制備一種核殼OER電催化劑。
本文要點：
1）從MOFs開始，Co-Fe層狀雙氫氧化物(LDH)@ZIF-67的核殼結構是一步形成的。隨后，這些ZIF-67構建單元被轉化為Ni-Co LDH納米籠，通過離子交換反應形成Ni-Co-Fe氫(氧)氧化物@Ni-Co層狀雙氫氧化物核殼微棒(NiCoFe-HO@NiCo-LDH YSMRs)。
2）由于結構和成分上的優點，NiCoFe-HO@NiCo-LDH YSMR電催化劑在達到10 mA cm-2的電流密度時，具有278 mV的過電位，較小的Tafel斜率為49.7 mV dec-1，在堿性介質中具有良好的穩定性。
Niu, Q., Yang, M., Luan, D., Li, N.W., Yu, L. and Lou, X. (2022), Construction of Ni-Co-Fe Hydr(oxy)oxide@Ni-Co Layered Double Hydroxide Yolk-shelled Microrods for Enhanced Oxygen Evolution. Angew. Chem. Int. Ed.. Accepted Author Manuscript.
DOI: 10.1002/anie.202213049
https://doi.org/10.1002/anie.202213049
6. Angew：光熱電一體化能量轉換系統：光熱輔助下二氧化碳和甲醇的共電解
為了提高CO2電還原系統的能量轉換效率和氧化還原產物的價值，迫切需要設計出功能強大的光熱催化劑來實現光熱效應輔助耦合催化。近日，華南師范大學蘭亞乾教授，Yifa Chen合成了一種含紫精的共價有機骨架（Ni-2CBpy2+-COF），并成功地將其應用于CO2和甲醇的光熱輔助共電解，作為雙功能電催化劑在電極兩側同時產生高價值的化學物質。
本文要點：
1）環狀雙季銨鹽(2CBpy2+)可以作為電子轉移媒介，加速催化劑與中間體之間的電荷轉移，并產生較強的光熱效應(ΔT=49.1 °C)，從而提高整個反應動力學和對目標產物的高選擇性。
2）值得注意的是，在光熱輔助共電解體系中，當用甲醇電氧化取代陽極OER時，Ni-2CBpy2+-COF的FECO(陰極)和FEHCOOH(陽極)在1.9 V時可達到~100%，總電耗節省~31.5%。
3）通過各種原位/非原位表征和密度泛函理論（DFT）計算，系統地研究了Ni-2CBpy2+-CoF的重要作用和詳細的催化機理。
這項工作為CO2RR與有機分子氧化反應耦合的系統設計在提高總能量轉換效率和產生增值化學品方面開辟了廣闊的前景，有助于電催化CO2RR的實際應用過程。
Yi-Rong Wang, et al, Light, Heat and Electricity Integrated Energy Conversion System: Photothermal-assisted Co-electrolysis of CO2 and Methanol, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202212162https://doi.org/10.1002/anie.202212162
7. Angew：芳香族聚合物半包覆MnO2的界面設計助力高性能水系鋅離子電池
由于其優異的比容量和高工作電壓，二氧化錳(MnO2)在水系鋅離子電池(AZIBs)中的應用引起了人們廣泛的關注。然而，其不可逆的結構崩潰和緩慢的離子擴散導會致差的倍率性能和壽命。基于此，北京理工大學陳人杰教授，Li Li通過簡單的兩步電沉積法，提出了一種新型的碳基聚(4,4 '氧聯二苯胺)/MnO2（記為C@PODA/MnO2）有機/無機雜化AZIBs正極材料。1）納米多孔碳基體可以促進納米花狀PODA和MnO2電沉積。各種原位/非原位表征和密度泛函理論(DFT)表明，含有C=N基團的PODA鏈不僅可以提供額外的儲鋅位點，而且可以通過與MnO2新形成的Mn-N界面鍵改善反應動力學和結構完整性。2）結果表明，C@PODA/MnO2正極表現出顯著提高的容量、優異的倍率性能和優異的循環穩定性。即使在高活性質量負載(6.8 mg cm-2)下，雜化正極仍表現出快速氧化還原動力學和高面容量(1.7 mAh cm-2)。所提出的界面設計為基于有機/無機雜化陰極的先進AZIBs提供了新的機會。Yi Zhao, et al, Interfacial Designing of MnO2 Half-Wrapped by Aromatic Polymers for High-Performance Aqueous Zinc-Ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202212231https://doi.org/10.1002/anie.202212231
8. AM：吸濕微凝膠用于快速從干燥空氣中提取水
基于吸附劑的大氣集水(AWH)技術是緩解干旱地區淡水危機的一種有前途的分散式制水技術。水凝膠因其高保水性和可調節的聚合物-水相互作用而被認為是有吸引力的吸水劑。然而，其在低相對濕度(RH)下的吸濕和解吸動力學還有待改進。近日，德克薩斯大學奧斯汀分校余桂華教授開發了一種吸濕性微凝膠(HMG)，用于從干旱環境(RH<30%)中快速提取水，并具有快速動力學。1）HMG由生物質衍生的親水性羥丙基纖維素(HPC)網絡組成，用于包裹吸濕性LiCl。在室溫下，親水性凝膠網絡有助于水的傳輸和保持，在15%和30%RH下，分別在75 min和60 min內達到約0.5 g g-1和0.8 g g-1的飽和吸水率。利用HPC的溫度響應性，HMG可以在溫和加熱下通過疏水相互作用促進水的釋放，這允許在15分鐘內釋放80%的捕獲水。2）作為概念驗證，HMG在相對濕度分別為15%和30%時的日產水量分別為7.l kg-1和19.l kg-1。憑借所有這些優點，所開發的HMG為實用的AWH技術提供了一種可持續和有效的解決方案。Weixin Guan, et al, Hygroscopic Microgels-Enabled Rapid Water Extraction from Arid Air, Advanced Materials. 2022DOI: 10.1002/adma.202207786https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202207786
9. AM：含有釕催化中心的類過氧化氫酶人工生物催化劑用于ROS消除和干細胞保護
構建具有高效清除活性氧(ROS)性能的材料對于對抗多種疾病的氧化應激（例如以干細胞為基礎的生物療法）而言具有重要意義。四川大學葉玲教授和程沖研究員通過模擬天然過氧化氫酶的Fe-N活性中心而提出了一種新穎的設計思路，即利用Ru催化中心設計用于干細胞保護和清除ROS的人工生物催化劑。1）實驗通過研究和理論計算系統地揭示了不同Ru位點作為清除ROS的人工生物催化劑的活性優勢和結構多樣性。研究表明，具有釕簇中心的人工生物催化劑能夠利用金屬電子結構和多位點協同作用表現出優異的ROS清除活性。此外，與孤立的單原子Ru位點相比，該人工生物催化劑也具有更高的分解H2O2的催化效率，其性能也優于天然抗氧化劑和最近報道的ROS清除型生物催化劑。2）干細胞保護研究結果表明，該類過氧化氫酶人工生物催化劑可在高ROS水平條件下對間充質干細胞的生存、粘附和分化功能提供有效的保護。綜上所述，這一具有釕簇中心的人工生物催化劑能夠為構建高性能ROS清除材料以用于干細胞保護和治療其他ROS相關疾病中提供新的借鑒和幫助。Yimin Sun. et al. Catalase-Mimetic Artificial Biocatalysts with Ru Catalytic Centers for ROS Elimination and Stem-Cell Protection. Advanced Materials. 2022DOI: 10.1002/adma.202206208https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202206208
10. AM：鐵?葡聚糖?基催化劑上多個H/Li鍵的脫溶協同促進鋰?硫級聯催化
傳統的鋰-硫電池催化劑在解決涉及多步電子轉移和多相轉化de 硫氧化還原反應時仍然面臨著巨大的挑戰。近日，溫州大學Zhi Yang，Shuo Yang，Dong Cai研制了一種高效的Li?S正極分子催化劑VC@InFeD，它是由一條連接在VC上的InFeD聚合物鏈組成的，研究人員對其構效關系和催化微觀機理進行了探討。1）研究人員通過系統的SRR、活化能、原位光譜和電化學性能的研究，發現VC@InFeD能夠通過H鍵捕獲溶劑化的LiP團簇，在正極/電解液界面形成局部高濃度的LiP分布，并在Li-鍵和Fe2+/Fe3+活性中心的輔助下，促使它們在梯度催化位置快速轉移轉化，InFeD對長鏈LiP轉化反應有很好的催化作用；而VC更傾向于促進短鏈LiP轉化反應。2）實驗結果顯示，開發的Li?S電池即使在高硫負荷和貧電解液條件下也具有良好的高容量和優異的倍率性能。因此，本工作中的VC@InFeD分子催化劑設計不僅可以為高性能Li?S電池的研究提供借鑒，也為在液體電解液和半固態流動儲能裝置等領域創新催化劑/電解液界面工程提供了機會。Tingting Li, et al, Desolvation Synergy of Multiple H/Li–bonds on Iron?Dextran?based Catalyst Stimulates Lithium?Sulfur Cascade Catalysis, Advanced Materials. 2022DOI: 10.1002/adma.202207074https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202207074
11. AM：光響應性超分子聚合物：從光控小分子到智能材料
光響應性超分子聚合物是基于高度定向和可逆的非共價相互作用，以光敏分子為(Co)單體的有序組裝。它們在具有精確可控功能的智能材料和動態系統方面吸引了越來越多的興趣，如光驅動軟執行器、光響應熒光防偽和光觸發電子器件。近日，格羅寧根大學Ben L. Feringa綜述了用于光響應性超分子聚合物的光激活分子及其主要的光誘導變化，如幾何構型、偶極矩和手性。1）基于這些明顯的變化，由光激活分子形成的超分子聚合物表現出光響應的拆解和重新組裝。此外，觀察到了光誘導的超分子聚合、解聚以及長度和拓撲結構的調節。此外，作者還重點介紹了超分子聚合物的光控功能，如驅動、發射和手性轉移等。2）作者還提出了對挑戰和未來機遇的看法。除了從有害的紫外光轉移到可見光/近紅外光以避免疲勞和實現生物醫學應用的挑戰外，未來的機會包括具有螺旋運動的光控超分子致動器、光調制信息傳輸、光學可回收材料和多刺激響應超分子系統。Fan Xu and Ben L. Feringa, Photoresponsive Supramolecular Polymers: From Light-controlled Small Molecules to Smart Materials, Advanced Materials. 2022DOI: 10.1002/adma.202204413https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202204413
12. AM：通過基于金屬-有機骨架的異質結構納米流體器件實現可切換的離子電流飽和狀態
徑跡蝕刻膜是一種微孔濾膜，其使用可以進一步微調傳輸機制，從而使它們能夠用于(生物)傳感和能量收集應用等。最近，有研究將金屬有機骨架（MOFs）和這種膜結合，以進一步增加它們的應用潛力。近日，拉普拉塔國立大學Omar Azzaroni，Matías Rafti成功構建了一種具有優異穩定性和離子傳輸控制的UiO-66改性的單PET納米通道。1）研究人員通過采用不對稱界面生長方法，用MOF UiO-66填充軌跡蝕刻的納米通道。MOF填充的納米通道顯示了離子傳輸機制，其特征在于跨膜電壓高于0的飽和電流區域。在酸性條件下。子彈形納米通道的這種不尋常行為可以解釋為表面電荷產生的選擇性滲透和MOF異質結構提供的窄通道之間相互作用的結果。2）此外，在MOF合成過程中，I-V曲線不對稱，飽和電流的大小取決于膜的取向。由于合成條件的不對稱性，MOF的軸向結構很可能是非均相的。值得注意的是，這種結構不對稱性是由于合成過程中膜兩側不同的金屬和連接物的局部濃度引起的，決定了I-V曲線的對稱性，而與子彈形納米通道的取向無關。這些結果強烈地表明，僅有微孔率不足以解釋系統的離子輸出，這也將由結構孔隙率決定。3）此外，離子電流飽和行為可以通過改變溶液pH可逆地開啟/關閉，并且即使在3000 mM KCl溶液中也可以保持ICS控制的離子電子輸出。此外，UIO-66修飾的膜在暴露于不同的pH(3到9)和KCl濃度(1 mM到3000 mM)后保持了其離子響應，這表明通道內的MOF在不同的操作條件下具有良好的穩定性。因此，這種器件可以成為設計用于電信號處理和處理的集成電路元件的一種有趣的替代方案。更重要的是，在這項工作中獲得的見解，特別是與化學穩定性和MOF結構對復合膜離子傳輸的影響有關的那些洞察力，有望在其他應用領域如生物傳感、能量轉換、藥物輸送等方面有所幫助。Gregorio Laucirica, et al, Switchable ion current saturation regimes enabled via heterostructured nanofluidic devices based on metal-organic frameworks Adv. Mater., 2022DOI：10.1002/adma.202207339https://doi.org/10.1002/adma.202207339
