1. Sci. Adv.：固有導電聚合物的鹽誘導延展性和應變不敏感電阻
高機械延展性和高機械強度對于包括聚合物在內的材料是重要的。目前增加聚合物延展性的方法，如增塑，總是導致極限拉伸強度顯著下降。還沒有關于聚合物的延展性可以顯著增加斷裂伸長率而不降低極限拉伸強度的報道。近日，新加坡國立大學歐陽建勇教授報道了鹽誘導的聚(3，4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸鹽（PEDOT:PSS）的韌塑化。1）用乙二醇(EG)處理的自支撐PEDOT:PSS膜可以表現出23.2 Mpa的拉伸強度。斷裂伸長率低于10%。它可以通過隨后用各種鹽，包括NaClO4、NaCl、NH4Cl和CuCl2進行后處理而被韌塑化。2）延性與鹽的晶格能和鹽離子的水合能有關。在這些鹽中，NaClO4能產生最高的延性效果。NaClO4鹽處理可將a-EG/PEDOT:PSS的斷裂伸長率提高到53.2%，而對拉伸強度幾乎沒有影響。此外，韌塑化PEDOT:PSS薄膜的電導率可以達到538 S cm-1，并且在斷裂前表現出對拉伸應變不敏感的電阻。此外，在拉伸應變高達30%的循環拉伸試驗中，電阻僅略微增加約6%。
Hao He, et al, Salt-induced ductilization and strain-insensitive resistance of an intrinsically conducting polymer, Sci. Adv. 8, eabq8160 (2022)DOI: 10.1126/sciadv.abq8160https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq8160
2. Sci. Adv.：消除富鋰錳基正極中界面的含氧降解助力全固態鋰電池
在追求能量密集型全固態鋰電池（ASSBs）的過程中，富鋰錳基氧化物(LRMO)陰極提供了一條令人振奮的前進道路，具有意想不到的高容量、低成本和優異的可加工性。然而，LRMO/固體電解質界面降解的原因仍然是個謎，這阻礙了LRMO基ASSBs的應用。近日，清華大學張強教授，Chen-Zi Zhao提出了一種有效的工程策略來定制LRMO材料(Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2)，通過在表面結合亞硫酸鹽(SO32-)并同時與無定形硫酸鋰形成高離子傳導路徑。用穩定的聚陰離子取代弱鍵合的表面氧，可以通過在充電過程中將O2的電荷補償轉移到SO32-來防止表面氧的過度氧化。1）由于穩定的界面和有利的離子傳輸網絡，基于改性Li1.2Mn0.54Co0.13Ni0.13O2 (S-LRMO)正極的ASSB可以提供高比容量（在1.1和2.9 mAh cm-2下分別為248和225 mAh g-1）和ASSBs中高達4.6 V的優異長期循環穩定性 (室溫下以1.0 C的速率循環300次后，容量保持率約為81.2%)。2）在原位恒電流電化學阻抗譜(GEIS)和弛豫時間分布(DRT)技術的基礎上，輔以X射線光電子能譜(XPS)、X射線吸收譜(XAS)和飛行時間二次離子質譜(TOF-SIMS)的表征和分析，首先根據固態LRMO正極的充電狀態(SOC)揭示了界面動力學和界面化學的演變。結果表明，電化學性能的顯著提高在于循環過程中穩定的S-LRMO|SE界面和良好的界面電荷轉移。該研究強調了快速界面動力學的重要性，并為合理設計LRMO材料以實現ASSBs的高能量密度和長期循環穩定性提供了有希望的途徑。
Shuo Sun, et al, Eliminating interfacial O-involving degradation in Li-rich Mn-based cathodes for all-solid-state lithium batteries, Sci. Adv. 8, eadd5189 (2022)DOI: 10.1126/sciadv.add5189https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add5189
3. Sci. Adv.：全橡膠肖特基二極管和集成器件
全橡膠可拉伸二極管，特別是完全基于可拉伸材料的二極管，是可拉伸集成電子器件的關鍵器件，應用范圍廣泛，從能源到生物醫學，到集成電路，再到機器人技術。然而，目前，其發展剛剛起步。近日，賓夕法尼亞州立大學Cunjiang Yu報道了一個完全橡膠狀的肖特基二極管，它是基于可拉伸的電子材料構建的，包括一個液態金屬陰極、一個橡膠狀半導體和一個可拉伸的陽極。1）這種橡膠肖特基二極管在5 V時的正向電流密度為6.99×103 A/cm2，在±5 V時的整流比為8.37×104。2）研究人員同樣開發了基于橡膠肖特基二極管的可拉伸整流器和邏輯門，即使在30%的拉伸下也能保持其電氣性能。3）通過橡膠二極管，完全橡膠集成的電子器件，研究人員進一步展示了包括有源矩陣多路復用觸覺傳感器和基于摩擦電納米發電機的電源管理系統。
Seonmin Jang, Hyunseok Shim, Cunjiang Yu, Fully rubbery Schottky diode and integrated devices, Sci. Adv. 8, eade4284 (2022)DOI: 10.1126/sciadv.ade4284https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade4284
4. Sci. Adv.：通過混合納米天線使色敏光電探測器小型化到亞微米尺寸
數碼相機傳感器使用光電二極管上的濾色器來實現顏色選擇性。由于濾色器和光敏硅層是獨立的元件，這些傳感器受到光學串擾的影響，這限制了最小像素尺寸。近日，新加坡科技研究局Joel K. W. Yang，Zhaogang Dong報道了在濾色器和傳感器之間的零距離極限下的混合硅-鋁納米結構。1）這種設計基本上可以實現亞微米像素尺寸，并最小化由傾斜照明引起的光學串擾。2）所設計的硅鋁雜化納米結構具有雙重功能。至關重要的是，它支持磁偶極子的混合米氏等離子體共振，以實現顏色選擇性光吸收，產生電子空穴對。同時，硅鋁界面形成用于電荷分離和光電探測的肖特基勢壘。3）這種設計有望取代超高像素密度相機傳感器的傳統染料濾光器，通過硅的帶間等離子體在感測偏振和方向性以及紫外線選擇性方面具有先進的功能。
Jinfa Ho, et al, Miniaturizing color-sensitive photodetectors via hybrid nanoantennas toward submicrometer dimensions, Sci. Adv. 8, eadd3868 (2022)DOI: 10.1126/sciadv.add3868https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add3868
5. Nature Commun.：石墨烯基材料出乎意料的高效離子解吸
離子解吸對于具有優異性能的吸附劑來說極具挑戰性，并且目前廣泛使用的常規解吸方法通常涉及高酸或堿濃度和大量試劑消耗。近日，寧波大學Liang Chen，華東理工大學方海平，Yizhou Yang通過添加少量的Al3+實驗證明了離子在磁性石墨烯氧化物（M-GO）上的快速高效解吸。1）與傳統的解吸方法相比，所用的Al3+濃度降低了至少250倍。典型的放射性二價離子Co2+、Mn2+和Sr2+在1分鐘內解吸率達到97.0%。2）研究人員實現了放射性60Co的有效富集，并且與初始溶液相比，濃縮60Co溶液的體積減少了大約10倍。基于堿性條件下Al3+的獨特水合陰離子物種，M-GO可以容易地回收和重復使用，而不會損害其吸附效率和磁性能。3）密度泛函理論（DFT）計算表明，石墨烯與Al3+的相互作用強于與二價離子的相互作用，且Al3+的吸附概率優于Co2+、Mn2+和Sr2+離子。因此，所提出的方法可用于在能源、生物、環境技術和材料科學領域中富集更廣泛的離子。
Xia, X., Zhou, F., Xu, J. et al. Unexpectedly efficient ion desorption of graphene-based materials. Nat Commun 13, 7247 (2022).DOI：10.1038/s41467-022-35077-9https://doi.org/10.1038/s41467-022-35077-9
6. Nature Commun.：LaAlO3作為雙電子水電解制過氧化氫的高效催化劑
電化學雙電子水氧化反應（2e-WOR）作為一種可實現過氧化氫(H2O2)現場連續生產的新工藝，受到了廣泛的關注。然而，與陰極生成H2O2相比，由于嚴重的氧化環境，在陽極2e-WOR建立催化劑更具挑戰性。近日，斯坦福大學鄭曉林，卡爾加里大學Samira Siahrostami利用計算篩選和實驗結果相結合的方法來確定LaAlO3是迄今為止報道的用于2e-WOR轉化為H2O2的最穩定、活性和選擇性最高的催化劑。1）研究人員首先調查了約2000多個鈣鈦礦文庫，鑒定了32個pH=8的穩定鈣鈦礦和10個pH=11的穩定鈣鈦礦，用于2e-WOR。其中，LaAlO3在兩種pH條件下最穩定，生成能最小。2）然后，為了檢測2e-WOR的活性，采用自持溶液燃燒法合成了LaAlO3。合成的LaAlO3具有立方晶體結構，主要晶面為(100)和(110)。3）接著在2 M KHCO3(pH =8.3)和4 M K2CO3/KHCO3(1：7，pH=11)兩種不同的電解液中，考察了LaAlO3用于2e-WOR的催化性能，結果表明，在這兩種電解液中，LaAlO3對2e-WOR的催化活性均優于TiO2、BiVO4、ZnO和FTO。LaAlO3具有良好的2e-WOR活性（510 mV過電位下，電流密度即可達到10 mA cm?2）、良好的選擇性（3.34 V時FE峰值為87%）和穩定性（3 h后FE下降僅為3%）。
Baek, J., Jin, Q., Johnson, N.S. et al. Discovery of LaAlO3 as an efficient catalyst for two-electron water electrolysis towards hydrogen peroxide. Nat Commun 13, 7256 (2022).DOI：10.1038/s41467-022-34884-4https://doi.org/10.1038/s41467-022-34884-4
7. Nature Commun.：層狀導電金屬有機框架層間電子耦合的精確調諧
二維共軛金屬有機骨架（2D c-MOF）在(光電子)電子學和自旋電子學中引起了人們越來越大的興趣。它們通常由范德華堆積層組成，并表現出與層相關的電子性質。雖然人們已經做出了相當大的努力來調節層內的電荷傳輸，但還沒有實現對層間電子耦合的精確控制。近日，德累斯頓工業大學馮新亮教授，董人豪報道了一種通過側鏈誘導的層間距控制來精確調節2D c-MOF中層間電荷傳輸的策略。1）為了合成半導體Ni3(HATI_CX)2，研究人員設計了具有程序官能化的六胺基三吲哚配體(HATI_CX，X=1，3，4；X表示烷基鏈的碳數)。2）這些MOF的層間距可以精確地從3.40變化到3.70 ?，從而導致帶隙加寬，載流子遷移率受到抑制，塞貝克系數顯著提高。3）在此基礎上，研究人員進一步在Ni3(HATI_C3)2中獲得了68±3 nW m?1 K?2的熱電功率因數，優于已報道的以空穴為主的MOF。
Lu, Y., Zhang, Y., Yang, CY. et al. Precise tuning of interlayer electronic coupling in layered conductive metal-organic frameworks. Nat Commun 13, 7240 (2022).DOI：10.1038/s41467-022-34820-6https://doi.org/10.1038/s41467-022-34820-6
8. Nature Commun.：電流密度對鋰∣Li6PS5Cl界面固體電解質界面形成的影響
了解鋰金屬電極與無機固態電解液界面形成的固體電解質界面的化學組成和形態演變對于開發可靠的全固態鋰電池至關重要。近日，牛津大學Mauro Pasta報道了電流密度介導的界面相的演變，該界面相由鋰金屬與Li6PS5Cl SE接觸形成，在XPS測量期間使用原位虛擬電極電化學電鍍方法引入，這表明了反應動力學在這些過程中的重要作用。1）在高電流密度下，在電鍍的初始階段，發現該界面富含Li3P，這是Li6PS5Cl的完全還原的分解產物。通過在SE表面鍍金屬Li的出現，結合在相對低的等效電荷通過時完全抑制來自原始LPSCl表面的光譜信號，證明了在高電流密度下的界面也被理解為有效地更加均勻。此外，通過EIS測量結合XPS光譜對界面阻抗的分析進一步證實了這一論斷。2）此外，研究人員推斷在較高電流密度下形成的SEI(由傳導Li3P的Li+離子組成)更均勻。因此，這種理解可以用來適當地設計電極-電解質界面和開發充電-放電協議，特別是在無鋰SSB中。
Narayanan, S., Ulissi, U., Gibson, J.S. et al. Effect of current density on the solid electrolyte interphase formation at the lithium∣Li6PS5Cl interface. Nat Commun 13, 7237 (2022).DOI：10.1038/s41467-022-34855-9https://doi.org/10.1038/s41467-022-34855-9
9. Nature Commun.：具有高密度晶界的水誘導超薄Mo2C納米片助力HER
晶界控制是操縱電催化劑電子結構以改善其析氫反應（HER）性能的有效途徑。然而，探索晶界作為高活性催化熱點的直接影響極具挑戰性。近日，山西大學范修軍教授，張獻明教授提出了一種有效的策略，通過水熱和水輔助碳熱反應，在N摻雜石墨烯上制備富含GBs的超薄Mo2C納米片（H-Mo2C/NG）。1）在碳化過程中，水誘導了Mo2C納米晶從納米顆粒向納米顆粒的結構演變，并控制了Mo2C納米顆粒的GB密度。Mo2C NSs中的高密度GBs提供了超高比例的活性位點，顯著提高了H-Mo2C/NG的固有HER活性。2）理論計算表明，Mo2C NSs中的GBs調節MoC3金字塔的構型，從而調節Mo dz2軌道能級，操縱H-Mo2C/NG催化劑的Mo-H鍵強度并影響HER活性。這項工作為通過GB工程開發高效催化劑開辟了一條途徑。
Yang, Y., Qian, Y., Luo, Z. et al. Water induced ultrathin Mo2C nanosheets with high-density grain boundaries for enhanced hydrogen evolution. Nat Commun 13, 7225 (2022).DOI：10.1038/s41467-022-34976-1https://doi.org/10.1038/s41467-022-34976-1
10. Angew 鹵素離子的氫鍵效應促進在陽離子共價有機框架上的CO2電還原
大量化石燃料的燃燒導致大量溫室氣體的排放，從而引起全球變暖等一些問題。近日，中科院福建物質結構研究所黃遠標提出了用于電催化CO2還原反應的帶電咪唑鎓官能化卟啉基共價有機框架（Co-iBFBim-COF-X），其中Co活性位點附近咪唑鎓離子的游離陰離子（例如,F-，Cl-，Br-和I-)可以穩定關鍵中間體*COOH并抑制析氫反應。1) Co-iBFBim-COF-X表現出比中性Co-BFBim-COF更高的活性，遵循如下趨勢F- < Cl- < Br- < I-。2)特別是Co-iBFBim-COF-I? 在2.3V的低全電池電壓下顯示出接近100%的CO2選擇性，實現了52mAcm?2的高CO2電流密度，并且在陰離子膜電極組件中的周轉頻率為3018 h-1，是中性Co-BFBim-COF的3.57倍。該工作為自由陰離子在中間體穩定和降低活性H2O的局部結合能以增強CO2還原反應活性提供了新的見解。
Wu Qiujin, et al. Boosting Electroreduction of CO2over Cationic Covalent Organic Frameworks: Hydrogen Bonding Effects of Halogen Ions. Angew. Chem. Int. Ed. 2022DOI: 10.1002/anie.202215687https://doi.org/10.1002/anie.202215687
11. Angew：通過McMurray偶聯反應制備具有一種有序離子傳導通道的π共軛陰離子交換膜
McMurry偶聯是一種簡便、溫和、低成本的合成化學反應。近日，中科大Tongwen Xu，Xiaolin Ge首次利用McMurry偶聯反應制備了π共軛陰離子交換膜。1）相鄰苯環之間的鏈間π-π堆積誘導定向自組裝聚集，從而實現高度有序的離子導電通道。2）研究人員通過UV-vis光譜、X射線衍射譜、小角X射線散射、透射電子顯微鏡和密度泛函理論（DFT）計算對所得結構進行了表征，結果表明，在80 ℃時，實現了135.5 mS cm-1的高OH-電導率。此外，π共軛體系中的雙鍵還引發了AEM的原位自交聯，從而提高了尺寸穩定性和堿性穩定性。3）得益于這一優勢，所獲得的Cr-QPPV-2.51 AEM具有優異的堿性穩定性（在80°C的1 M KOH中3000小時保持95%的電導率）和高達34.8 MPa的機械強度。此外，使用Cr-QPPV-2.51的燃料電池在80 °C時的最大峰值功率密度為1.27 W cm-2。
Fan Zhang, et al, A π-conjugated Anion Exchange Membrane with Ordered Ion Conducting Channel via McMurray Coupling Reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202215017DOI：10.1002/anie.202215017https://doi.org/10.1002/anie.202215017
12. AM：精確構建的具有局部單原子銠的金屬硫化物，用于光催化C-H活化和直接甲醇偶聯成乙二醇
雖然人們已經報道了諸多關于光催化環境修復、析氫和化學轉化的研究，但在使用半導體光催化合成工業上重要且大量需求的大宗化學品方面取得的成功較少，半導體光催化具有巨大的潛力來驅動傳統多相催化難以實現的獨特化學反應。然而，用于光化學合成的半導體的性能通常是不令人滿意的，因為在光捕獲、電荷載流子分離和表面反應方面的效率有限。精確構建多相光催化劑以促進這些過程是一個有吸引力但具有挑戰性的目標。基于此，廈門大學王野教授成功構建了一種可見光響應的金屬硫化物光催化劑，它由一維交替排列的ZB和WZ鏈段以及選擇性位于WZ鏈段的單原子銠組成。1）研究人員發現，具有交替內置電場的獨特排列的WZ/ZB異質結促進了光生電子和空穴分別分離和遷移到ZB和WZ段，WZ段上的單原子銠通過與其CH鍵的相互作用有效地催化CH3OH的吸附和活化，形成CH2OH自由基作為EG的中間體。2）這項工作提供了一種具有高電子-空穴分離能力和高表面催化效率的結構限定的金屬硫化物光催化劑。其展示了將CH3OH偶聯到EG的具有實際意義的性能，為通過半導體光催化合成關鍵的大宗化學品開辟了一條途徑。
Limei Wang, et al, Precisely Constructed Metal Sulfides with Localized Single-Atom Rhodium for Photocatalytic C?H Activation and Direct Methanol Coupling to Ethylene Glycol, Advanced Materials. 2022DOI: 10.1002/adma.202205782https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202205782
