1. Chem. Soc. Rev. 陰離子交換膜水電解槽和燃料電池
陰離子交換膜（AEM）水電解槽（AEMWE）和燃料電池（AEMFC）分別是以綠色氫（H2）能源的形式實現(xiàn)可再生資源轉化和利用的技術。相比傳統(tǒng)的同類產(chǎn)品（如質(zhì)子交換膜水電解槽/燃料電池和堿性水電解槽或燃料電池），AEM水電解槽和燃料電池的關鍵部件（膜、電催化劑、雙極板等）成本更低、更快的反應動力學和更少的腐蝕問題使其更具發(fā)展優(yōu)勢。然而，對AEM設備的基本理解還存在局限性，特別是在關鍵部件、工作管理和運行監(jiān)控方面，從而限制了電池性能的提高，并且進一步阻礙了AEM水電解槽和燃料電池的發(fā)展。因此，西安工業(yè)大學潘洪革、墨爾本皇家理工大學馬天翼概述了AEMWE和AEMFC的基本原理、技術進步和未來前景。
本文要點：
1) 概述與AEMWE（氫氣生產(chǎn)）和AEMFC（氫氣利用）密切相關的綠色氫氣技術的市場發(fā)展狀況。
2) 從所有關鍵部件（如膜、離聚物、催化劑、氣體擴散層、雙極板和膜電極組件（MEA））的角度對AEMWE和AEMFC進行深入全面的分析。
3) 總結AEMWE和AEMFC工作管理的最新技術，包括電解質(zhì)工程（電解質(zhì)選擇和供給）、水管理、氣體和熱量管理等。
4) 概述了監(jiān)測AEMWE和AEMFC運行的進展，包括顯微鏡和光譜技術以及其他技術。
5) 提出了需要從科學和工程的角度進一步研究的關鍵方面，以加速AEMWE和AEMFC的發(fā)展部署。
Yang Yaxiong et.al Anion-exchange membrane water electrolyzers and fuel cells Chem. Soc. Rev. 2022
DOI: 10.1039/D2CS00038E
https://doi.org/10.1039/D2CS00038E
2. Chem. Soc. Rev.：增強型自發(fā)光：雙贏的局面
香港中文大學（深圳）唐本忠院士、大連理工大學樊江莉教授和南洋理工大學浦侃裔教授對AIE輔助的增強型自發(fā)光相關研究進行了綜述。
本文要點：
1）自發(fā)光無需實時的外部光激發(fā)，能夠有效避免光致發(fā)光過程中的背景自發(fā)熒光，因此其在生物測定過程中能夠?qū)崿F(xiàn)超高的信噪比和靈敏度。此外，原位產(chǎn)生和發(fā)射的光子也能夠被用于開發(fā)無需外部激發(fā)的診斷和治療藥物以對抗深部疾病。“增強型”自發(fā)光是指集成有聚集誘導發(fā)光(AIE)性能的自發(fā)光系統(tǒng)，其不僅具有上述優(yōu)點，而且與傳統(tǒng)的自發(fā)光平臺相比，還具有發(fā)光亮度更強、半衰期更長等優(yōu)點。AIE發(fā)光技術與自發(fā)光技術的雙贏合作已發(fā)展成為一個新興的研究熱點，能夠為跨學科研究提供有力的幫助。
2）作者在文中從自發(fā)光試劑的設計和工作原理、發(fā)光機理、多種集成方法和及其在生物傳感和腫瘤治療中的代表性應用實例等方面出發(fā)，綜述了AIE輔助的自發(fā)光技術(包括化學發(fā)光和余輝成像)的研究進展；最后，作者也討論了該研究領域目前所面臨的挑戰(zhàn)和發(fā)展前景，以進一步推動增強型自發(fā)光試劑在生物醫(yī)學診斷和治療中的發(fā)展。
Mingwang Yang. et al. State-of-the-art self-luminescence: a win–win situation. Chemical Society Reviews. 2022
DOI: 10.1039/d2cs00228k
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/cs/d2cs00228k
3. Chem. Rev.：晶體成核和生長的原位動力學觀測
結晶成核和生長過程在決定晶體結構、尺寸、形態(tài)和純度方面起著重要作用。因此，充分理解晶體成核和生長的機制對于實現(xiàn)具有所需性能的晶體產(chǎn)品的可控制造至關重要。近日，中國科學院李俊杰、葡萄牙伊比利亞納米技術實驗室Deepak Francis Leonard對晶體成核和生長的原位動力學觀測進行系統(tǒng)地綜述。
本文要點：
1) 基于經(jīng)典模型，初始晶核是由離子、原子或分子自發(fā)聚集形成的，晶體生長取決于單體的擴散和表面反應。對結晶動力學的大量原位研究揭示了非經(jīng)典機制的存在。
2) 作者總結并強調(diào)了晶體成核和生長的原位研究，特別強調(diào)了自2016年以來的最新研究進展，包括技術進步、原子尺度觀察、襯底和溫度相關的成核和成長，以及各種材料，如金屬、合金、金屬化合物、膠體和蛋白質(zhì)。最后，還討論了這一領域即將出現(xiàn)的機遇和挑戰(zhàn)。
Li Junjie, and Deepak Francis Leonard. In Situ Kinetic Observations on Crystal Nucleation and Growth. Chem. Rev. 2022
DOI: 10.1021/acs.chemrev.1c01067
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.1c01067
4. EES：通過協(xié)同自動和光催化氧化實現(xiàn)太陽能驅(qū)動生產(chǎn)H2O2
雖然太陽能光催化是生產(chǎn)H2O2的可持續(xù)途徑，但是光催化劑的結構設計昂貴，從而限制了其實際應用。受工業(yè)蒽醌工藝的啟發(fā)，韓國科學技術研究院Lee Dong、Byun KiJeehye開發(fā)了一種含有芳基醇和非金屬聚合物光催化劑的有機工作溶液（OWS）實現(xiàn)太陽能生產(chǎn)H2O2。
本文要點：
1) OWS中芳基醇的協(xié)同自動和光催化氧化通過氧還原反應可以定量生成H2O2。通過水對OWS的精細調(diào)控，可以使H2O2產(chǎn)生率高達46.9 mmol h-1 g-1，并且在模擬陽光下，太陽能到化學能的轉化效率為1.1%。
2) 通過膜過濾提取和純化后的純H2O2，可以直接用于大規(guī)模水凈化。該研究證明了反應設計在光催化應用中的重要性，并有利于促進綠色、太陽能驅(qū)動的H2O2生產(chǎn)的發(fā)展。
Byeong Cheul Moon et al. Solar-driven H2O2 production via cooperative auto- and photocatalytic oxidation in fine-tuned reaction media. EES 2022
DOI: 10.1039/D2EE02504C
https://doi.org/10.1039/D2EE02504C
5. Angew：將深共晶溶劑與TEMPO基聚合物電極結合:摩爾比對電極性能的影響
對于電能的可持續(xù)存儲，基于氧化還原活性聚合物的全有機電池有望成為傳統(tǒng)鋰離子電池的替代品。然而，聚合物只能作為電極或固體電解質(zhì)來實現(xiàn)全有機電池的目標。近日，烏爾姆大學Timo Jacob用由雙(三氟甲磺酰基)酰亞胺鈉（NaTFSI）和n-甲基乙酰胺（NMA）組成的可持續(xù)深共晶溶劑（DES）代替電解質(zhì)，同時使用聚(2，2，6，6-四甲基哌啶-1-基-氧基甲基丙烯酸酯)（PTMA）作為正極。首次重構實現(xiàn)了DES與聚合物電極的結合。
本文要點：
1）在低共熔摩爾比為1:6的DES中，PTMA電極的電化學穩(wěn)定性與常規(guī)電池電解質(zhì)相當。具有較高鹽濃度的更粘稠的電解質(zhì)會阻礙高速充電和放電。另一方面，較低的鹽濃度導致容量降低和分解加快。所用的1:6的低共熔混合物最適合結合高穩(wěn)定性和中等粘度。
2）研究人員指出對于未來的研究，需要仔細選擇DESs和氧化還原活性聚合物的組合，以使電解質(zhì)的電化學穩(wěn)定性窗口與聚合物的氧化還原電位相匹配。此外，其他因素如電解質(zhì)的粘度和活性材料在電解質(zhì)中的溶解度是性能良好的有機電池的關鍵參數(shù)。
Matthias Uhl, et al, Combining Deep Eutectic Solvents with TEMPO-based Polymer Electrodes: Influence of Molar Ratio on Electrode Performance, Angew. Chem. Int. Ed. 2022,
DOI: 10.1002/anie.202214927
https://doi.org/10.1002/anie.202214927
6. Angew：用于氧電催化的液-氣界面聚合大面積金屬卟啉基共價有機骨架膜
雖然大面積共價有機框架（COF）薄膜具有巨大的潛在應用價值，但它的合成仍是一個巨大的挑戰(zhàn)。近日，陜西師范大學房喻院士、曹睿、新南威爾士大學趙川報道了大金屬卟啉基COF膜的合成及其在氧電催化中的應用。
本文要點：
1) 介觀苯甲酰肼取代的金屬卟啉與三醛連接體的反應在液-氣界面上形成了獨特的COF膜。這些薄膜可以擴大到3000cm2的面積，并顯示出良好的機械穩(wěn)定性和結構完整性。基于鈷卟啉的膜對于氧還原反應和析氧反應都具有電催化作用。
2) 使用該薄膜組裝的柔性全固態(tài)鋅空氣電池，顯示出極高的性能，即在1mA/cm2下充放電電壓間隙僅為0.88V，并且在彎曲條件下（0°至180°）仍具有極高的穩(wěn)定性。
Tang Jiaqi et al. Large-area Free-standing Metalloporphyrin-based Covalent Organic Framework Films by Liquid-air Interfacial Polymerization for Oxygen Electrocatalysis. Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202214449
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202214449
7. Angew：具有仲胺的芳基烯烴的鈷催化對映選擇性加氫胺化反應
烯烴與路易斯堿性胺的催化不對稱加氫胺化在合成化學中仍然是一個極具挑戰(zhàn)的難題。近日，東北師范大學張鴿開發(fā)了一種直接使用商業(yè)仲胺的芳基烯烴實現(xiàn)鈷催化不對稱氫胺化反應。
本文要點：
1) 該方法能夠以良好的產(chǎn)率和對映選擇性實現(xiàn)有效地合成更具價值的α-手性叔胺。力學研究表明，該反應經(jīng)歷了具有芳基烯烴的CoH介導氫原子轉移（HAT），隨后是原位生成的親電陽離子烷基鈷（IV）與游離胺之間的SN2控制關鍵催化劑途徑。
2) 這種自由基-極性交叉策略不僅為合成對映體富集的α-叔胺提供了一種替代方法，而且為在氧化MHAT催化中利用各種自由親核試劑開發(fā)烯烴的不對稱自由基官能化提供了新思路。
Miao Huanran et al. Cobalt-Catalyzed Enantioselective Hydroamination of Arylalkenes with Secondary Amines. Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202213913
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202213913
8. AM：具有可調(diào)自恢復和可切換反射結構色的Janus微滴
由手性液晶(CLCs)制成的微滴可以顯示反射性的結構顏色。然而，反射面積小和各向同性形狀限制了它們的性能。近日，賓夕法尼亞大學Shu Yang通過CLCs和硅油的相分離來合成Janus微滴。
本文要點：
1）在特定的取向上，所合成的Janus微滴顯示出初級結構顏色，與球形微滴相比，其面積增加了~14倍；通過施加磁場，可以切換取向，從而切換有色/透明狀態(tài)。此外，通過改變手性摻雜劑在CLC相中的濃度，Janus微滴的顏色可以從紅色到紫色進行調(diào)節(jié)。
2）由于兩相之間的密度差異，Janus微滴更喜歡將硅油側向上定向，使變形后的結構顏色能夠自恢復。此外，Janus微滴可以分散在水介質(zhì)中，跟蹤磁性物體的形狀和速度。進一步，它們還可以被圖案化為用于數(shù)據(jù)加密的多路復用標簽。3）這里展示的磁場響應型Janus CLC微滴為生成和切換具有高色彩飽和度的反射顏色提供了新的見解。此外，它還為CLCs的更廣泛應用鋪平了道路，包括防偽、數(shù)據(jù)加密、顯示和非繩索速度傳感器等。
Mingzhu Liu, et al, Janus Microdroplets with Tunable Self-recoverable and Switchable Reflective Structural Colors, Adv. Mater. 2022
DOI：10.1002/adma.202207985
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202207985
9. AEM：“無陽極”固態(tài)電池中依賴于電流的鋰金屬生長模式
“無陽極”固態(tài)電池中的鋰生長形態(tài)，對于確保電池穩(wěn)定運行至關重要。盡管有一些好處，如提高能量密度和更容易制造，但電池充電過程中的問題阻礙了從具有鋰儲存層的鋰金屬電池向“無陽極”固態(tài)電池的過渡。吉森大學Jürgen Janek和Felix H. Richter等“無陽極”固態(tài)電池中第一次充電步驟期間的鋰形態(tài)被探索為電流密度和集流體厚度的函數(shù)。
本文要點：
1）在“無陽極”固態(tài)電池中，鋰金屬陽極在第一次充電步驟期間在金屬集流體和固體電解質(zhì)之間的界面處被鍍覆，這易于高度不均勻生長，而不是期望的均勻膜狀生長。作者使用operando掃描電子顯微鏡，在Cu|Li6.25Al0.25La3Zr2O12界面處觀察到鋰顆粒密度隨著電流密度的增加而增加。
2）然后作者將這種觀察應用于通過脈沖電鍍改善鋰的面積覆蓋率。實驗還表明薄集流體(d = 100納米)不適合于“無陽極”固態(tài)電池，因為鋰晶須穿透它們，導致高度異質(zhì)的界面。這表明使用較厚的金屬層(幾微米)來減輕晶須滲透并促進均勻的鋰電鍍。
Fuchs, T., et al, Current-Dependent Lithium Metal Growth Modes in “Anode-Free” Solid-State Batteries at the Cu|LLZO Interface. Adv. Energy Mater. 2022, 2203174.
DOI: 10.1002/aenm.202203174
https://doi.org/10.1002/aenm.202203174
10. AEM：耐久快充鈉離子電池錫基硫系陽極的界面和結構工程
具有高理論容量的過渡金屬二硫族化合物通常具有差的固有電子導電性和循環(huán)時劇烈的體積變化，降低了它們對于電化學高功率和長期應用的吸引力。中科院福建物構所Zhenhai Wen等報道了一種高效且可擴展的合成策略，用于通過牢固的界面C-Se-Sn鍵將納米結構SnSe0.5S0.5原位包封到N摻雜的石墨烯(SnSe0.5S0.5@NG)中，形成3D多孔網(wǎng)絡納米雜化物。
本文要點：
1）系統(tǒng)的電化學研究表明，SnSe0.5S0.5上的界面和結構工程，包括缺陷注入、化學鍵相互作用和納米空間限制設計，賦予了它強大的結構穩(wěn)定性、超快Na+存儲動力學和高度可逆的氧化還原反應。此外，密度泛函理論計算表明，外源Se配體的引入不僅通過提高電導率和降低擴散能壘促進了電子/離子的傳輸，而且產(chǎn)生了更多的反應位點。
2）憑借這些優(yōu)勢，SnSe0.5S0.5@NG表現(xiàn)出卓越的鈉存儲性能，在2 A g-1下具有2000次循環(huán)的高倍率性能和長期耐用性。令人印象深刻的是，當將SnSe0.5S0.5@NG陽極與Na3V2(PO4)3/C陰極耦合時，整個電池可以提供213 Wh kg-1的高能量密度。這項工作為設計具有潛在應用價值的鈉離子電池先進電極材料提供了有效的結構工程策略。
Hu, X., et al, Interface and Structure Engineering of Tin-Based Chalcogenide Anodes for Durable and Fast-Charging Sodium Ion Batteries. Adv. Energy Mater. 2022, 2202318.
DOI: 10.1002/aenm.202202318
https://doi.org/10.1002/aenm.202202318
11. AEM：電化學信息學作為設計材料和電化學能量儲存和轉換裝置的新興科學領域
電化學過程是電化學裝置能量儲存和轉換功能的基礎。在電化學信息學與化學信息學和材料信息學密切相關，并依賴于它們所使用的技術。以色列理工學院Yair Ein-Eli和Igor Baskin等回顧了化學信息學和材料信息學的定義和基礎知識，強調(diào)了數(shù)據(jù)科學的作用、數(shù)據(jù)表示、ML方法的使用以及分子和材料描述符。
本文要點：
1）本文中，電化學信息學被定義為一門科學學科，是計算電化學的一部分，處理信息技術的應用，特別是數(shù)據(jù)科學、機器學習(ML)和人工智能，以解決與電化學過程相關的問題，包括材料和電化學裝置的開發(fā)。
2）電化學信息學的第三個組成部分是全電池信息學，它涉及整個電化學裝置的性能和設計。文章重點介紹了電化學信息學在電池科學和技術(電池信息學)中的應用，包括電解液和電極材料的開發(fā)、電池性能監(jiān)測、建模和設計。最后討論了電化學信息學的范圍和面臨的主要挑戰(zhàn)。
Baskin, I., Ein-Eli, Y., Electrochemoinformatics as an Emerging Scientific Field for Designing Materials and Electrochemical Energy Storage and Conversion Devices—An Application in Battery Science and Technology. Adv. Energy Mater. 2022, 2202380.
DOI: 10.1002/aenm.202202380
https://doi.org/10.1002/aenm.202202380
12. ACS Nano：具有穿透性的巨噬細胞基納米制劑用于治療牙周炎
牙周炎是口腔微生物與宿主免疫反應發(fā)生相互作用所引起的一種慢性炎癥性疾病。牙齦卟啉單胞菌(P.g.)是一種會破壞局部免疫系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的關鍵媒介。一方面，P.g.會抑制免疫細胞的吞噬作用和殺傷能力；另一方面，P.g.也會增加細胞因子的選擇性釋放，有利于其進一步增殖。有鑒于此，國家納米科學中心陳春英研究員、趙宇亮院士和中科院遺傳與發(fā)育生物學研究所胥偉華研究員制備了一種包埋具有穿透性的巨噬細胞納米制劑(MZ@PNM)的水凝膠(MZ@PNM@GCP)，其能夠?qū)ρ乐苎孜h(huán)境做出響應。
本文要點：
1）MZ@PNM可通過巨噬細胞模擬膜上的toll樣受體復合體2/1 (TLR2/1)靶向P.g.。隨后，通過陽離子納米顆粒能夠破壞細菌結構完整性，并在胞內(nèi)釋放抗菌藥物甲硝唑(MZ)以直接殺死P.g.。
2）與此同時，MZ@PNM也可以阻斷P.g.與免疫細胞的特異性結合，中和補體成分5a(C5a)，防止P.g.對牙周宿主免疫反應的破壞。實驗結果表明，MZ@PNM@GCP能夠在治療牙周炎、恢復局部免疫功能和殺滅致病菌等方面表現(xiàn)出較強的療效，并具有良好的生物相容性。
Na Yan. et al. Penetrating Macrophage-Based Nanoformulation for Periodontitis Treatment. ACS Nano. 2022
DOI: 10.1021/acsnano.2c05923
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c05923
