1. JACS：貴金屬-類金屬合金架構：用于電化學 N2 還原的介孔非晶銥-碲合金
具有高表面積的無定形貴金屬作為多相催化劑引起了人們的極大興趣，因為無定形相產生了大量的懸空鍵和豐富的不飽和表面原子。然而，由于強各向同性金屬鍵，合成具有高表面積的非晶貴金屬仍然是一個重大挑戰。近日，華中農業大學Shengyao Wang，上海師范大學Zhenfeng Bian，Hexing Li，昆士蘭大學Yusuke Yamauchi首次描述了使用膠束定向合成方法獲得的介孔非晶貴金屬合金[銥-碲 (IrTe)]。
本文要點：
1）所得介孔無定形 IrTe 電催化劑在電化學 N2 還原反應中表現出優異的性能。-0.15 V 時，在 0.1 M HCl 溶液中，氨產率為 34.6 μg mg-1 h-1，法拉第效率為 11.2%，優于對比的晶體和 Ir 金屬對應物。
2）互連的多孔支架和合金的無定形性質產生互補效應，同時增強N2吸收并抑制析氫反應。根據理論模擬，在 IrTe 合金中加入 Te 有效地加強了N2的吸附，并降低了電催化 N2 還原反應限速步驟的吉布斯自由能。
介孔化學為獲得高性能非晶準金屬合金開辟了一條新途徑，該合金具有促進 N2 選擇性電催化還原的特性。
Bo Jiang, et al, Noble-Metal?Metalloid Alloy Architectures: Mesoporous Amorphous Iridium?Tellurium Alloy for Electrochemical N2 Reduction, J. Am. Chem. Soc., 2032
DOI: 10.1021/jacs.2c10637
https://doi.org/10.1021/jacs.2c10637
2. Matter：插入化學中的保護基團：鋰離子在嵌入主體中的位點選擇性定位
用于在底物的特定位點上選擇性安裝部分的功能化化學工具箱不斷擴展，支撐著幾乎所有現代有機和生化合成。同樣，移動客體離子在特定間隙位置的安裝及其沿特定擴散路徑的傳輸構成了現代鋰 (Li) 離子電池電極的基礎。許多插入宿主提供不同范圍的可訪問間隙部位。然而，具有原子精度的陽離子的位置選擇性定位幾乎完全沒有被探索過。近日，德州農工大學Sarbajit Banerjee報道了通過破譯共/預嵌入陽離子的位點偏好，我們可以將鋰離子定位在一維ξ-V2O5插入宿主內的四個不同位點。
本文要點：
1）利用過渡金屬陽離子的共嵌入來“保護”低能間隙位點，穩定V2O5連通性，并在完全保留單晶完整性的情況下操縱ξ-V2O5中的鋰離子擴散，從而實現高分辨率成像通過單晶 X 射線衍射分析鋰離子位于高能位點的亞穩態結構。
2）位于一維隧道內和之間的ξ-V2O5 的7- (β)、5- (β')、2- (C) 和 6 (I)-氧配位點的鋰離子獨特的局域配位環境進一步區分使用 7Li 固態核磁共振 (NMR) 光譜和共振非彈性 X 射線散射。
Handy et al., Protecting groups in insertion chemistry: Site-selective positioning of lithium ions in intercalation hosts, Matter (2023)
DOI：10.1016/j.matt.2023.01.028
https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.01.028
3. Angew：異質雙金屬NiFe協同分子水氧化催化劑
基于光驅動水分解的太陽能燃料轉換是未來能源安全和氣候變化最有前途的方法之一。近日，清華大學章名田教授報道了一系列異質雙金屬分子催化劑，以了解Ni/Fe協同催化水氧化中的雙金屬協同作用。
本文要點：
1）與同雙核FeFe和NiNi配合物相比，異雙核NiFe催化劑在活性和穩定性方面均表現出優異的催化性能。研究人員進一步用ZnII離子取代的異雙核配合物進行構效關系分析表明，NiFe中心的Ni和Fe位點共同參與催化，缺一不可。
2）實驗和計算結果表明，高價NiFe核(NiIII(μ-O)FeIV)中的橋接O原子保留了自由基特性，可以與末端FeIV=O偶聯形成O-O鍵。此外，高價M(μ-O)M物種中橋接O原子的自由基特征控制了O-O鍵形成與催化劑降解之間的競爭，這些競爭是通過從配體中直接奪取氫原子引發的。
該工作為異雙金屬協同機理提供了啟示，對水氧化催化劑的合理設計具有有益指導作用。
Hong-Tao Zhang, et al, Heterobimetallic NiFe Cooperative Molecular Water Oxidation Catalyst, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202218859
DOI: 10.1002/anie.202218859
https://doi.org/10.1002/anie.202218859
4. Angew：路易斯酸的Janus效應用于環氧乙烷和N-磺酰氮丙啶的一步嵌段共聚
一步序列選擇性嵌段共聚需要對單體的相對活性和連接順序進行嚴格的催化控制。來自簡單二元單體混合物的AnBm型嵌段共聚物尤其罕見。近日，華南理工大學趙俊鵬教授，波爾多大學Stéphane Carlotti使用tBuP2和過量的Et3B作為催化劑，實現了從混合 EO 和 Az 一步合成AnBm型嵌段共聚物。
本文要點：
1）PAz-b-PEO-b-PAz 三嵌段共聚物與通過傳統陰離子途徑獲得的那些相比具有明顯的序列結構，因為兩種單體的反向鏈順序。
2）計算結果將序列選擇性歸因于路易斯酸性Et3B的Janus效應，即它加速了EO的結合并減慢了Az的結合，因為它與氧陰離子的配位比磺胺陰離子強得多。
3）一步嵌段共聚的活性允許方便地一鍋法合成多嵌段共聚物，其用作防污材料時表現出優于三嵌段共聚物。使用可調諧雙組分催化劑來擴大和/或逆轉可共聚單體的活性差異的概念有望進一步擴大序列控制共聚的范圍。
Qilei Song, et al, Janus Effect of Lewis Acid Enables One-Step Block Copolymerization of Ethylene Oxide and N?Sulfonyl Aziridine, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202300187
DOI: 10.1002/anie.202300187
https://doi.org/10.1002/anie.202300187
5. Angew：用于寬溫柔性鋅-空氣電池的極化凝膠電解質
柔性鋅-空氣電池（FZABs）的發展在可穿戴電子設備領域引起了廣泛關注。凝膠電解質是FZABs中最重要的組成部分之一，迫切需要對其進行優化以與Zn負極匹配并適應惡劣的氣候。基于此，清華深圳國際研究生院劉碧錄，周光敏，成會明院士為FZAB開發了聚丙烯酰胺-檸檬酸鈉(PAMSC)的極化凝膠電解質，其中SC含有豐富的-COO-官能團。
本文要點：
1）PAM-S凝膠電解質中的極化-COO-基團對Zn負極表現出親鋅效應，因此它們可以均勻化Zn2+傳輸通量并抑制Zn枝晶的形成。極化的-COO-基團與水分子之間的強氫鍵可防止 PAM-SC凝膠電解質在低溫下凍結并在高溫下蒸發。
2）PAM-SC凝膠電解質在暴露于空氣中96小時后表現出324.8 mS cm-1的高離子電導率和96.85%的出色保水性。在FZAB中組裝后，PAM-SC凝膠電解質具有746.1 mAh g-1的高放電容量、107.7 mW cm-2的高功率密度和420個循環的長穩定性。即使在極端條件下，采用PAM-SC凝膠電解質的FZAB在-40 ℃的超低溫下也顯示出700次循環的長循環壽命。
3）此外，采用PAM-SC凝膠電解質的FZABs可以在液態N2環境中為風扇供電、為智能手機充電和點亮燈泡，為FZABs在惡劣條件下的應用提供了前景。
Miaolun Jiao, et al, A Polarized Gel Electrolyte for Wide-Temperature Flexible Zinc-Air Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202301114
DOI: 10.1002/anie.202301114
https://doi.org/10.1002/anie.202301114
6. Angew綜述：用于太陽能光催化的工程石墨炔
石墨炔(GDY)具有直接帶隙、優異的載流子遷移率和均勻的孔隙，被認為是一種很有前途的太陽能轉換光催化材料，盡管GDY在光催化方面的發展還遠遠落后。近日，中科院理化技術研究所吳驪珠院士，Jian Li綜述了用于太陽能光催化的工程石墨炔的研究進展。
本文要點：
1）作者首先總結了用于光催化的 GDY 的獨特結構、可調帶隙和電子特性。
2）作者接著闡述了用于太陽能轉化的 GDY 基光催化劑的構建和進展，包括 析氫反應 (HER)、CO2還原反應(CO2RR)和N2還原反應(NRR)。
3）作者最后討論了開發用于太陽能燃料生產的基于 GDY 的光催化劑的挑戰和前景。
Jian Li, et al, Engineering Graphdiyne for Solar Photocatalysis, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202301384
DOI: 10.1002/anie.202301384
https://doi.org/10.1002/anie.202301384
7. Angew：納米晶 ZIF-8 在纖維素納米晶上的均勻生長：微孔有機聚合物的有用模板
纖維素是地球上最豐富的生物聚合物，存在于植物、細菌、真菌和被囊類動物中。用酸處理生物質可以去除無定形成分，從而分離出纖維素納米晶體 (CNC)。CNCs 是高度結晶的，典型的長度和寬度分別為 50–1200 nm和 3–50 nm，具體取決于原料和加工條件。當使用硫酸進行加工時，CNCs 被硫酸半酯基團功能化，賦予表面負電荷。近日，不列顛哥倫比亞大學Mark J. MacLachlan沸石咪唑酯骨架(ZIF-8)納米晶體均勻生長在纖維素納米晶體(CNC)的表面，得到雜化材料ZIF@CNC。
本文要點：
1）通過改變成分的化學計量，可以控制在CNC表面上生長的ZIF-8晶體的尺寸。優化的ZIF@CNC(ZIF@CNC-2)被用作模板合成微孔有機聚合物(MOP)，ZIF@MOP@CNC。用6 M HCl溶液蝕刻ZIF-8后，形成了具有封裝CNC的MOP材料（MOP@CNC）。
2）鋅配位到 MOP 的卟啉單元中產生了瓶中船結構Zn MOP@CNC，由封裝在Zn-MOP中的CNC組成。與ZIF@CNC-2相比，Zn MOP@CNC在CO2固定方面表現出更好的催化活性和化學穩定性，將環氧氯丙烷轉化為碳酸氯亞乙酯。
這項工作展示了一種通過 CNC 模板制作多孔材料的新方法。
Kyoungil Cho, et al, Uniform Growth of Nanocrystalline ZIF-8 on Cellulose Nanocrystals: Useful Template for Microporous Organic Polymers, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202300960
DOI: 10.1002/anie.202300960
https://doi.org/10.1002/anie.202300960
8. AM: 基于吸附的大氣水收集：材料、組件、系統和應用
淡水短缺是一項全球性挑戰，對人類的生活和日常活動構成威脅，目前全球三分之二的人口面臨缺水問題。無論地理位置如何，大氣水都被視為替代水源。基于吸附的大氣水收集 (SAWH) 最近已成為分散式水生產的有效策略。因此，SAWH 開辟了一個自給自足的淡水來源，可以潛在地支持全球人口的各種應用。近日，香港理工大學Liang An，上海交通大學王如竹教授綜述了基于吸附的大氣水收集的研究進展，包括：材料、組件、系統和應用等。
本文要點：
1）作者首先廣泛探討了 SAWH 的最新技術，考慮其工作原理、熱力學分析、能量評估、材料、組件、不同設計、生產率提高、放大和飲用水應用。
2）接著全面討論了 SAWH 在飲用水之外的實際整合和潛在應用，廣泛用于農業、燃料/電力生產、建筑服務中的熱管理、電子設備和紡織品等廣泛的公用事業。
3）作者還研究了通過將 SAWH 集成到現有技術中來減少人類對自然水資源依賴的各種策略，特別是在欠發達國家，以滿足對食物、能源和水的相互關聯的需求。
本研究進一步強調了加強混合 SAWH 系統設計和開發以實現可持續性和多樣化應用的迫切需要和未來的研究方向。
Akram Entezari, et al, Sorption-based Atmospheric Water Harvesting: Materials, Components, Systems, and Applications, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202210957
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202210957
9. AM: 通過界面定制高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池
界面調控對于鈣鈦礦太陽能電池 (PSC) 的效率和穩定性至關重要。目前所報道的界面工程主要關注能級轉變和陷阱態鈍化，以提高PSC的光伏性能。近日，洛桑聯邦理工學院Mohammad Khaja Nazeeruddin，德州農工大學卡塔爾分校Muhammad Sohail總結了通過界面定制高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池的研究進展。
本文要點：
1）作者根據材料界面定制的電子轉移機制基礎知識對分子修飾進行了分類。
2）作者深入分析能級修改和陷阱鈍化，以及界面調控中采用的通用密度泛函理論 (DFT) 方法。
3）此外，作者還討論了通過界面工程解決環境保護和大規模微型模塊制造的策略。
這篇綜述將指導研究人員了解界面工程，以設計用于高效、穩定和環保PSC的界面材料。
Jianxing Xia, et al, Efficient and Stable Perovskite Solar Cells by Tailoring of Interfaces, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202211324
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202211324
10. AM：4.7V超高壓LiCoO2的界面穩定和能帶結構修飾
鋰鈷氧化物(LCO)由于其高的體積能量密度而被廣泛應用于便攜式設備的鋰離子電池中，通常充電到4.3V。如果LCO的截止電壓從4.3V提高到4.7V，LCO的比容量將從150 mAh g-1提高到230 mAh g-1，顯著提高53%。然而，LCO存在著H1-3/O1相變、陰極與電解液界面不穩定、4.7V下不可逆的氧氧化還原反應等嚴重問題。
為此，清華大學深圳國際研究生院周光敏副教授，中國科學院深圳先進技術研究院成會明院士提出通過界面穩定和能帶結構調整來強化LCO的晶體結構，使LCO在4.7V的超高壓下穩定循環。
本文要點：
1）鎂的梯度分布和Li層中鎳的均勻摻雜有效地抑制了LCO的有害相變，而LCO表面均勻的LiMgxNi1-xPO4涂層穩定了LCO-電解液界面，防止了電解液的分解和高位移態下鈷的溶解。此外，減小的帶隙改善了修飾后的LCO的電化學性能，鎳和磷的電荷補償以及較少的占據O2P反鍵軌道的電子共同抑制了氧的電荷缺陷，提高了氧氧化還原反應的可逆性。
2）結果表明，修飾后的LCO在半電池中4.7V循環200次后的容量保持率為78%，在全電池中的4.6V循環500次后容量保持率為63%。這項工作使LCO的容量更接近其理論特定容量。
Zhaofeng Zhuang, et al, Ultrahigh-voltage LiCoO2 at 4.7 V by Interface Stabilization and Band Structure Modification, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202212059
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202212059
11. AM：高效有機太陽能電池的界面工程
由于創新的材料設計和器件結構優化，有機太陽能電池 (OSC) 在過去幾十年中取得了巨大進步，單結和串聯器件的功率轉換效率分別超過19%和20%。界面工程，通過修改OSCs不同層之間的界面屬性，已經成為提升器件效率的重要組成部分。必須闡明界面層的內在工作機制，以及控制器件性能和長期穩定性的相關物理和化學過程。基于此，華南理工大學黃飛教授回顧了旨在追求高性能 OSC 的界面工程的研究進展。
本文要點：
1）作者首先總結了界面層的具體功能和相應的設計原則。
2）作者接著分別討論了單結 OSC 中的陽極界面層 (AIL)、陰極界面層 (CIL) 和串聯器件的互連層 (ICL)，并分析了與界面工程相關的器件效率和穩定性方面的改進。
3）作者最后重點討論了與界面工程應用相關的挑戰和前景，重點是大面積、高性能和低成本的器件制造。
Haoran Tang, et al, Interface Engineering for Highly Efficient Organic Solar Cells, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202212236
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202212236
12. AEM: 原子尺度揭示富鋰和錳基氧化物陰極材料中LiMO2和Li2MnO3之間的結構分布
富鋰和錳基氧化物（LRMO）是具有陰離子氧化還原特性和高比能量密度的鋰離子電池正極材料。然而，LRMO復雜的初始結構和反應機制仍存在爭議。近日，西安大略大學孫學良院士、北京科技大學莊衛東、中國汽車電池研究院有限公司Wang Jiantao從原子尺度揭示了富鋰和錳基氧化物陰極材料中LiMO2和Li2MnO3之間的結構分布。
本文要點：
1) 作者在提出Li2MnO3和LiMO2結構之間的結構分布概念后，重新研究了其反應機理和異常電化學現象。作者通過對橫截面樣品在原子尺度上的多次像差校正掃描透射電子顯微鏡觀察發現，其初始結構狀態顯示出Li2MnO3和LiMO2的不同類型組成特征，包括“大且孤立分布”和“均勻分散分布”特征。
2) 基于密度泛函理論計算、X射線吸收光譜和不同電壓狀態下的原子尺度觀測，作者發現其分布特性是LRMO異常行為的根本原因。它通過控制反應行為，導致O 2p和TM 3d的電子結構發生變化，從而產生層狀結構，陰離子氧化還原的可逆性。
Haoxiang Zhuo, et al. Atomic-Scale Revealing the Structure Distribution between LiMO2 and Li2MnO3 in Li-Rich and Mn-Based Oxide Cathode Materials. Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202203354
https://doi.org/10.1002/aenm.202203354
