1. Chem. Soc. Rev.：分級多孔金屬-有機凝膠和衍生材料：從基本原理到潛在應用
金屬-有機凝膠（MOG）是一類新型的功能性軟材料，其中支架框架是通過金屬-配體配位與其他超分子相互作用（例如氫鍵或π-π堆疊）組合而成。通過有機和無機（金屬/金屬-氧簇）構建塊的結合，在開發新型電化學傳感器、超疏水材料和離子存儲裝置等方面取得了重大進展。這些飛躍在某種程度上是由這些金屬-有機材料固有的分級微孔/中孔孔結構引起的。近日，都柏林大學Jacek K. Wychowaniec、印度查謨理工學院Kolleboyina Jayaramulu、德累斯頓工科大學Andreas Schneemann從基本原理到潛在應用對分級多孔金屬-有機凝膠和衍生材料進行了綜述。
本文要點：
1) 作者概述了這個不斷發展的領域的最新發展。首先，闡明了傳統凝膠領域的相似之處，并概述了相似之處和差異。然后，根據其結構/結構性質對不同類型的MOG進行分類：（1）原始MOG，（2）混合MOG，，（3）基于交聯的MOG和（4）MOG衍生材料。
2) 此外，作者還研究了MOG的不同性質以及通過新興的添加制造技術制備空間圖案化宏觀結構MOG的要求。此外，對MOG和MOG衍生材料的不同潛在應用領域進行了嚴格評估，并給出了與傳統凝膠基材料相比的潛在改進和缺陷。最后，對MOG的未來發展方向進行了全面展望。
Jacek K. Wychowaniec et.al Hierarchical porous metal–organic gels and derived materials: from fundamentals to potential applications. 2022
DOI: 10.1039/D2CS00585A
https://doi.org/10.1039/D2CS00585A
2. Nature Commun.：二維礦物水凝膠衍生的單原子錨定異質結構用于超穩定析氫
氫能對于實現碳中和至關重要。具有單金屬原子分散體的異質結構材料是制氫的理想材料。然而，大規模制備高穩定性、低成本和方便的單原子錨定異質結構催化劑仍然是一個巨大的挑戰。近日，香港城市大學呂堅院士、李揚揚、哈爾濱工業大學Ligang Sun將二維礦物水凝膠衍生的單原子錨定異質結構用于超穩定析氫。
本文要點：
1) 由礦物水凝膠開發的單鐵（Fe）原子分散的異質結構鉬基納米片在堿性條件下表現出優異的析氫反應（HER）活性和可靠性，在10 mA cm-2電流密度下，表現出38.5? mV?的過電位，在200 mA cm-2的電流密度下，具有超過600?h的穩定性，這優于大多數先前報道的非貴金屬電催化劑。
2) 實驗和密度泛函理論結果表明，O配位的單Fe原子分散異質結構極大地促進了H2O的吸附，并能有效地吸附/解吸氫（H*）。作者報道的單原子分散異質結構HER電催化劑對于促進其綠色、大規模生產實施具有重要意義。
Lyu, F., Zeng, S., Jia, Z. et al. Two-dimensional mineral hydrogel-derived single atoms-anchored heterostructures for ultrastable hydrogen evolution. Nat Commun 13, 6249 (2022).
DOI: 10.1038/s41467-022-33725-8
https://doi.org/10.1038/s41467-022-33725-8
3. Nature Commun.：界面水工程促進中性電解水
中性介質中的析氫反應（HER）對于可持續的氫氣生產具有重要的現實意義，但其活性普遍較低一個有待解決的難題。近日，清華大學陳晨、新疆大學吳雪巖報道了運用界面水工可以有效程促進電解水。
本文要點：
1) 作者通過使用從頭算分子動力學、X射線吸收光譜和表面增強紅外吸收光譜研究Ru單原子（RuNC）和RuSex簇合物（RuSex）對HER的協同作用，確定界面水可以有效促進中性HER。
2) 中性介質中的剛性界面水層將抑制RuNC電極/電解質界面處的H2O*/OH*傳輸，但RuSex可以通過擾亂界面水網絡促進H2O*/OH*傳輸，從而增加RuNC上的有效H2O*數量。通過RuSex和RuNC的協同作用，在過電位為100mV時的中性HER中，RuSex-RuNC的質量比活性是20wt.%Pt/C的6.7倍?。
Sun, K., Wu, X., Zhuang, Z. et al. Interfacial water engineering boosts neutral water reduction. Nat Commun 13, 6260 (2022).
DOI: 10.1038/s41467-022-33984-5
https://doi.org/10.1038/s41467-022-33984-5
4. Sci. Adv.：基于原位透射電子顯微鏡的二維In2Se3的相位和偏振調制
二維（2D）材料中的相變在應用中對材料物理和化學性質進行可逆調制。如具有雙穩態平面外鐵電（FE）α相和反鐵電（AFE）。然而，2D In2Se3中的可逆相變仍然具有挑戰性。近日，香港理工大學趙炯、楊明、香港城市大學Thuc Hue Ly基于原位透射電子顯微鏡技術進行二維In2Se3的相位和偏振調制。
本文要點：
1) 作者引入了兩個因素，尺寸（厚度）和應變，這兩個因素可以有效地調節2D In2Se3的相。作者通過在透射電子顯微鏡中的精細應變控制，實現了2D In2 Se3的可逆AFE和平面外FE相變。
2) 此外，2D FE In2Se3中的極化也可以在納米尺寸的接觸處原位操縱，從而呈現出顯著的記憶電阻行為。原位透射電子顯微鏡（TEM）為操縱相關的FE相鋪平了一條以前未被發現的道路，并突出了2D鐵電體在納米機電和存儲器件應用中的巨大潛力。
Zheng Xiaodong et.al Phase and polarization modulation in two-dimensional In2Se3 via in situ transmission electron microscopy Sci. Adv. 2022
DOI: 10.1126/sciadv.abo0773
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abo0773
5. EES：用于二次電池的不粘鋰合金片
自古埃及時代起，用于包裝和裝飾的金箔厚度達0.1微米。黃金的化學惰性導致其不粘性及其可塑性，是“黃金打漿”成功的基礎。相比之下，鋰金屬具有極強的反應活性，會粘附在滾筒上，并在空氣中降解。如何制造一到幾微米厚的大面積鋰箔是電池行業的一個關鍵挑戰，因為當標準陽極（如石墨或硅）在電池組裝之前通過機械方式將薄箔壓到陽極上進行預鋰化時，這種箔可以為可充電電池提供超長的循環壽命。近日，同濟大學黃云輝、李灑向體心立方（BCC）相中添加約1at%的小合金元素會顯著改變氧化表層的成分，使鋰合金對軋鋼機的粘性大大降低。
本文要點：
1) 作者發現形成的保護性鈍化層可以顯著增強空氣穩定性，因此在存儲長達12小時之后，也不會顯著降低性能。此外，還有10倍的強化效果，使板材在軋制過程中不太容易發生韌性斷裂損傷，同時保持延展性。因此，可以以卷對卷的方式大規模制造鋰箔，厚度低至1μm。
2) 這種超薄鋰箔陽極直接在袋式電池（>320 Wh kg-1）中表現出優異的電化學性能，其中0.8 Ah袋式電池在2.67 g Ah-1的貧瘠電解質條件下實現了100次循環壽命。此外，作者將5μm Li應用于石墨預鋰化，并且具有額外的1 mAh cm-2鋰存儲，LFP//石墨全電池的容量增加了18%，超過300次循環的平均庫侖效率>99.99%。
Zhang Can et.al Non-stick Li-alloy leaf for long-lasting secondary batteries EES 2022
DOI: 10.1039/D2EE02135H
https://doi.org/10.1039/D2EE02135H
6. EES：配體和應變效應之間的權衡優化了Pt合金的氧還原活性
為了優化催化劑的性能，闡明化學反應活性對催化劑表面原子排列的依賴性至關重要。因此，確定提供反應中間體最佳結合的活性位點的性質是走向合理設計催化劑的第一步。近日，慕尼黑技術大學Regina M. Kluge、Aliaksandr S. Bandarenka、巴斯克大學Federico Calle-Vallejo報道了配體和應變效應之間的權衡優化了Pt合金的氧還原活性。
本文要點：
1) 針對氧還原反應（ORR），主要的催化劑包括鉑（Pt）及其合金。后者受益于配體和應變效應，會影響表面的電子性質。作者通過電化學掃描隧道顯微鏡的原位技術，在酸性介質中以納米尺度分辨率“可視化”Pt3Ni（111）上的活性位點。與純Pt相比，Pt3Ni（111）的活性位點位于靠近臺階的凹形部位，而臺階的活性程度相當低。
2) 作者通過合金和應變敏感廣義配位數的模型證實了實驗結果。利用該模型，還可以評估各種鉑合金催化劑上最佳催化活性中心的組成和幾何構型。通常，配體效應和晶格壓縮的相互作用導致Pt與3d過渡金屬（Ti、Co、Ni、Cu）合金化，逐漸增加表面Pt原子的廣義配位數，從而使（111）臺階高度活躍。理論和實驗工具的結合為設計更高效的鉑合金氧還原電催化劑提供了明確的策略。
Regina M. Kluge et.al A trade-off between ligand and strain effects optimizes the oxygen reduction activity of Pt alloys. EES 2022
DOI: 10.1039/D2EE01850K
https://doi.org/10.1039/D2EE01850K
7. Angew：BixMOy (M=Mo，V，W)納米片的活性表面調節用于增強光催化CO2還原
光催化性能可以通過引入反應位點來優化。然而，由于對原子級結構活性的了解有限，實際上很難在特定的光催化劑表面上設計這些。阿德萊德大學喬世璋教授等報道了一種簡單的超聲輔助化學還原方法，通過在鉍基光催化劑上剝奪氧來調節特定的晶面。
本文要點：
1）改性Bi2MoO6納米片的CO和CH4產量分別為61.5和12.4 μmol g–1，是原始催化劑的約3倍，并且具有約20小時的優異穩定性/再現性。
2）通過結合先進的表征和模擬，作者證實了表面調節光催化劑的反應機制，即高活性表面上的誘導缺陷加速電荷分離/轉移，降低表面CO2吸附/活化/還原的能壘。有希望的是，這種方法似乎可以推廣到更廣泛的材料。
Facet-specific Active Surface Regulation of BixMOy (M=Mo, V, W) Nanosheets for Boosted Photocatalytic CO2 reduction. Angew. Chem. Int. Ed.. Accepted Author Manuscript.
DOI: 10.1002/anie.202212355
https://doi.org/10.1002/anie.202212355
8. AM：寬溫下高性能鋅離子電池中通過有機金屬界面自分離來穩定電極和電解質
可充電水性鋅離子電池由于其成本低、安全性高的特點，使其成為最具潛力的儲能裝置之一。然而，長期穩定電極和電解質的發展仍面臨巨大挑戰。近日，北京化工大學邱介山教授、王峰教授、陳仕謀教授開發了一種用于界面層設計的自分離策略，以同時優化電極和電解質。
本文要點：
1) 具有有機金屬（三氰甲烷鈉）的涂層演變為由氮、富碳聚合物網絡和鈉離子組成的電響應屏蔽層，其不僅調節鋅離子遷移路徑以抑制界面副反應，還吸附在鋅擾動上以誘導平面鋅沉積。此外，原位光譜和電化學分析證實，涂層中分離的離子可以擴散到電解質中，從而影響Zn2+溶劑化結構，并通過形成穩定的陰極-電解質界面和鈉離子平衡來維持陰極結構的穩定性。
2) 由于這些獨特的優勢，對稱鋅電池具有3000小時的超長循環壽命和在較寬溫度下具有20 mAcm-2的速率性能。自分離策略的效率在實際的全電池中得到了進一步證明，該電池在-35°C到60°C的10000次循環中具有超長壽命。
Zhao, M., Lv, Y., Zhao, S., Xiao, Y., Niu, J., Yang, Q., Qiu, J., Wang, F. and Chen, S. (2022), Simultaneously Stabilizing both Electrodes and Electrolytes by a Self-Separating Organometallics Interface for High Performance Zinc-Ion Battery at Wide Temperatures. Adv. Mater. 2206239.
DOI: 10.1002/adma.202206239
https://doi.org/10.1002/adma.202206239
9. AM：蜘蛛絲啟發的納米復合聚合物可實現持久的日間輻射制冷
被動日間輻射制冷（PDRC）材料強烈反射太陽光并向外層空間發射熱輻射，在可持續發展節能方面顯示出巨大潛力。尤其是聚合物基PDRC材料，由于其加工簡單、成本低、冷卻性能優異等優點，引起了人們的廣泛關注。然而，其他在光照下工作的聚合物器件（例如聚合物太陽能電池）一樣，大規模實際應用需要解決與機械和紫外線性能相關的耐久性問題。近日，南京大學朱嘉、朱斌團隊提出了一種以蜘蛛絲為靈感的納米復合聚合物與鈦酸鉀（K2Ti6O13）納米纖維摻雜劑的設計，以在不影響其制冷性能的情況下提高耐用性。
本文要點：
1) 納米纖維/聚合物形成的韌性界面有效分散了應力，提高了聚合物基體的力學性能；而K2Ti6O13可以吸收高能紫外線光子，并將其轉化為危害較小的熱量，從而提高紫外線穩定性。
2) 以聚氧化乙烯輻射制冷器為例，其楊氏模量和抗紫外線性能分別提高了7倍和12倍。因此，納米復合聚氧化乙烯的太陽反射率在室外陽光照射下連續720小時的老化試驗中保持不變。該工作為同時提高聚合物基PDRC的機械穩定性和UV耐久性以實現大規模應用提供了新策略。
Yao, P., Chen, Z., Liu, T., Liao, X., Yang, Z., Li, J., Jiang, Y., Xu, N., Li, W., Zhu, B. and Zhu, J. (2022), Spider-silk Inspired Nanocomposite Polymers for Durable Daytime Radiative Cooling. Adv. Mater. 2208236.
DOI：10.1002/adma.202208236
https://doi.org/10.1002/adma.202208236
10. AM：高性能鈣鈦礦太陽能電池動態液晶轉變的自發界面愈合
薄膜半導體的低溫溶液處理比傳統的真空處理更具成本效益；然而，它在快速整體結晶和殘余拉伸應力期間導致更多的缺陷。陜西師范大學Jiaxue You等提出了一種新的動態液晶轉變(DLCT)策略來一步解決這些問題。
本文要點：
1）該設計原理指出DLCT分子應該首先與鈣鈦礦顆粒在本體中相互作用，同時經歷動態轉變以自發愈合界面。然后作者設計了一個熱致LC分子(CBO6SS6OCB)來演示這一策略。LC與鈣鈦礦膠體相互作用形成中間加合物，以阻止原位結晶。退火過程刺激濃縮的LC固體，使其流向電子傳輸層以釋放殘余應力，從而獲得改善的電子提取。因此，器件效率增加到24.38%，1.184 V的VOC是甲脒基鈣鈦礦太陽能電池中最好的。
2）此外，環境穩定性(2000小時老化后初始效率的93.0%)和光穩定性(500小時老化后初始效率的96.3%)大大提高。這項工作為高性能鈣鈦礦太陽能電池設想了一種新的添加相變工程。
Du, X., Zhang, L., Chen, R., You, J., Ma, Y., Wang, J., Wu, Y., Liu, B., Zhao, K., Chen, J., Chen, X., An, Z. and Liu, S. (2022), Spontaneous Interface Healing by Dynamic Liquid-Crystal Transition for High-Performance Perovskite Solar Cells. Adv. Mater.. Accepted Author Manuscript 2207362.
DOI: 10.1002/adma.202207362
https://doi.org/10.1002/adma.202207362
11. AM：用于含水鋅離子電池的具有延伸共軛結構的MXene增強亞胺正極
有機分子被認為是水基鋅離子電池(ZIBs)中有前途的儲能材料，但由于其短程共軛結構和低分子量，受到導電性差和結構不穩定性的困擾。哈爾濱工業大學Xiaoxiao Huang等提出了一種基于亞胺的三(氮雜)并五苯(TAP),其沿著C = N主鏈具有延伸的共軛效應，其被原位注入到層狀MXene中以形成TAP/Ti3C2Tx正極。
本文要點：
1）理論和電化學分析揭示了TAP中H+/Zn2+的選擇性共嵌入/脫嵌機理，這歸因于活性C = N位的空間效應。此外，Ti3C2Tx作為一種導電支架，有利于Zn2+的快速擴散，從而提高TAP的電極動力學。TAP和Ti3C2Tx之間的緊密電子相互作用在重復充電/放電期間保持了TAP/Ti3C2Tx的結構完整性。因此，TAP/Ti3C2Tx正極在含水ZIBs中以0.04 A g?1提供303 mAh g?1的高可逆容量，這也實現了超過10000次循環的超長壽命，容量保持率為81.6%。
2）此外，具有準固態電解質的柔性Zn||TAP/Ti3C2Tx電池展示了在可穿戴電子設備中的潛在應用。這項工作提供了關鍵的指導，創造高度穩定的有機電極先進的ZIBs。
Wang, X., Liu, Y., Wei, Z., Hong, J., Liang, H., Song, M., Zhou, Y. and Huang, X. (2022), MXene Boosted Imine Cathode with Extended Conjugated Structure for Aqueous Zinc-Ion Batteries. Adv. Mater.. Accepted Author Manuscript 2206812.
DOI: 10.1002/adma.202206812
https://doi.org/10.1002/adma.202206812
12. ACS Nano：通過配體工程控制Au25(SR)18納米團簇中的電子-聲子相互作用
了解金納米團簇 (NC) 中的電子-聲子相互作用對增強和調整其光致發光 (PL) 特性至關重要。在諸多方法中，配體工程是設計具有所需PL特性的Au NC的最直接和最容易的方法。然而，配體對Au NC中電子-聲子相互作用的影響的系統理解仍然缺乏。近日，卡耐基梅隆大學金榮超等合成了四種不同-SR 配體保護Au25(SR)18– NC，并仔細研究了它們與溫度相關的帶隙重正化行為。
本文要點：
1）Bose-Einstein雙振子模型數據分析揭示了芳香配體保護的Au25 NCs 中高頻光學聲子的抑制。
2）同時，低頻breathing模式和quadrupolar模式被認為是芳香配體保護的Au25 NCs中聲子輔助非輻射弛豫途徑的主要貢獻者，這與非芳香配體保護的Au25 NCs形成對比， 其中tangential和radial模式起關鍵作用。
3）對四個Au25 NCs的PL測量表明，光學聲子的抑制導致芳香配體保護的Au25 NCs的量子產率更高。低溫PL測量提供了對非輻射能量弛豫的見解，應進一步研究以全面理解Au25 NC中的PL機制。
Zhongyu Liu, et al. Tailoring the Electron–Phonon Interaction in Au25(SR)18 Nanoclusters via Ligand Engineering and Insight into Luminescence. ACS Nano, 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c06586
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c06586
