1. Chem. Soc. Rev.: 拉曼光譜是研究金屬-有機骨架（MOF）物理性質和應用的理想工具
金屬-有機框架（MOFs）是一個獨特的材料家族，其通過配位金屬離子或團簇來橋接有機配體。其中許多材料以其復雜的結構和優異的氣體吸附性質而備受關注，在烷烴分離、催化、能量存儲、基于表面增強拉曼光譜（SERS）檢測和診斷方面具有巨大應用前景。原位或操作拉曼光譜研究為MOFs中不同過程和相關結構變化提供實時信息。近日，尼赫魯高級科學研究中心Chandrabhas Narayana、Gayatri Kumari、印度理工學院Kolleboyina Jayaramulu對拉曼光譜是研究金屬-有機骨架（MOF）物理性質和應用的理想工具進行了綜述研究。
本文要點：
1) 作者介紹了拉曼光譜在探測MOFs結構、客體吸附、催化活性和反應機制方面的研究現狀，以及它們在能量存儲和SERS檢測中的應用。作者強調了拉曼光譜技術的進步，這些技術促進了在大氣和各種化學環境中的原位研究。
2) 作者簡要討論了計算研究在理解聲子模式和預測MOFs穩定性方面的相關性。此外，作者還討論了MOFs的紅外研究，而在拉曼研究中缺少此類結果或分析，以激勵科研工作者在拉曼光譜研究中開發類似的分析技術或方法。
Janaky Sunil, et al. Raman spectroscopy, an ideal tool for studying the physical properties and applications of metal–organic frameworks (MOFs). Chem. Soc. Rev. 2023
DOI: 10.1039/D2CS01004F
https://doi.org/10.1039/D2CS01004F
2. Nature Commun.：通過雙相電解質中的氯化物穿梭分解可充電鋅-銅電池
鋅-銅氧化還原對具有多種優點，這促使我們通過在基于氯化鋅的水性/有機雙相電解質中結合氯化物穿梭化學來重建可充電 Daniell 電池。建立離子選擇性界面以限制水相中的銅離子，同時確保氯離子轉移。近日，湖南大學Xiao Liang結合了鋅銅氧化還原和迷人的氯離子穿梭的優勢，開發了一種可充電的歷史性Daniell電池。
本文要點：
1）它是通過利用水/有機兩相電解液實現的，它建立了一個離子選擇界面，允許限制水相中的銅離子以及氯離子，氯離子作為兩相之間的電荷載體，以保持電中性。
2）這種雙相電解液由氯化鋅水溶液和Tf2N基離子液體組成，其中陰極位于水相中，而鋅陽極位于有機相中。銅離子在兩相電解液界面的交叉與銅離子的配位結構密切相關，這種配位結構可以根據水相中的氯化鋅濃度進行合理的調節。
3）結果表明，銅-水-氯絡合物是抑制銅在有機相中存在的指示劑，在>15 M的氯化鋅水溶液中銅占主導地位；反之，銅離子主要以水合狀態存在，并具有自發性地溶解在有機相中。這使得Cu2+在15m的ZnCl2水相和有機相之間的分配比達到2700，這為CuII-CuI-Cu0之間的逐步氧化還原反應提供了高度可逆的銅電化學。
4）兩相電解液的溶液溶劑化結構相關的離子選擇界面可以極大地緩解活性物質的交叉，并提供快速的轉化動力學。此外，由于活性物質物種部分溶解在水相中，因此提高了活性物質的利用率。進一步證明，這種在有機相中消除金屬離子的策略可以擴展到氯化鐵、氯化鎳和釩氧化物，這代表了一種改進氯化物穿梭電池性能的強有力的方法。
Xu, C., Lei, C., Li, J. et al. Unravelling rechargeable zinc-copper batteries by a chloride shuttle in a biphasic electrolyte. Nat Commun 14, 2349 (2023).
DOI：10.1038/s41467-023-37642-2
https://doi.org/10.1038/s41467-023-37642-2
3. JACS：Gd摻雜CuOx電化學CO2還原制備C2+
Cu是電催化還原CO2制備高級C2+產物的重要電催化劑，但是催化劑的Cu+雖然是C-C偶聯的重要位點，但是Cu+物種在電催化反應非常不穩定。原子摻雜可能顯著影響Cu催化劑的性能。有鑒于此，中科院化學所韓布興院士、孫曉甫等報道研究CO2電化學還原反應和HER反應在熱力學電勢的不同，并且研究不同金屬摻雜的Cu2O對*CO結合能，理論計算發現Ga摻雜能夠改善Cu2O的催化活性。
本文要點：
1）基于理論計算結果，設計合成了Gd1/Cu2Ox催化劑，發現Gd具有非常特別的電子結構和離子半徑，保證催化反應過程中Cu保持為Cu+，因此電化學還原CO2制備C2+的過程中實現優異的活性。在-0.8 V vs EHE制備C2+的法拉第效率達到81.4 %，部分電流密度達到444.3 mA cm-2。
2）詳細的實驗和理論，說明Gd摻雜增強催化劑活化CO2的能力，穩定關鍵O*CCO中間體，降低C-C偶聯反應能壘。
Jiaqi Feng, et al, Improving CO2-to-C2+ Product Electroreduction Efficiency via Atomic Lanthanide Dopant-Induced Tensile-Strained CuOx Catalysts, J. Am. Chem. Soc. 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c02428
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c02428
4. EES: 緩解鋰離子電池串擾的意義
高能鋰離子電池在電動汽車行業的應用越來越多，但其容量迅速下降，熱失控風險很高。陰極和陽極之間的串擾現象，即寄生產物通過隔板擴散到對電極，由于其對電池壽命和安全性的重大影響，正受到人們的密切關注。近日，清華大學何向明、王莉綜述研究了緩解鋰離子電池串擾的意義。
本文要點：
1) 作者全面了解串擾機制對于提高電池的性能的重要意義，并揭示了電極串擾的機制，用以實現長壽命、安全、高能電池的發展。首先，作者總結了雙向串擾現象的起源，包括陰極到陽極和陽極到陰極串擾。電極串擾促進界面副反應，從而加速循環衰減，甚至引發嚴重的放熱反應。
2) 其次，作者概述了抑制串擾的最新進展，包括電極材料改性、電解質優化和分離器設計。最后，提出了抑制串擾產生和遷移的策略。該工作以電極串擾為重點，對高能電池的失效途徑提供了啟發性的見解。
Youzhi Song, et al. The Significance of Mitigating Crosstalk in Lithium-ion Batteries: A Review. EES 2023
DOI: 10.1039/D3EE00441D
https://doi.org/10.1039/D3EE00441D
5. Angew：類病毒樣顆粒誘導cGAS-STING激活和AIM2炎性體介導的焦亡以用癌癥免疫治療
cGAS-STING介導的DNA感應是啟動抗腫瘤免疫的關鍵之一。然而，由于DNA基cGAS-STING激動劑存在細胞滲透性低、生物穩定性差以及外源DNA長度有限等問題，因此其進一步的應用仍會受到很大的限制。有鑒于此，南京大學郭子建院士和Huanhuan Fan將由滾環擴增(RCA)產生的長DNA構件進行自組裝而構建了一種類病毒顆粒，并利用陽離子脂質體對其進行包裹。
本文要點：
1）具有長且密集排列的DNA結構的類病毒顆粒能有效誘導cGAS液相凝聚，激活STING信號，以產生炎癥因子。此外，該類病毒樣顆粒還可以觸發AIM2炎性小體的形成，誘導gasdermin D介導的焦亡，進而增強抗腫瘤免疫。
2）綜上所述，該研究不僅能夠為臨床癌癥免疫治療提供一種簡單且可靠的新策略，也是首個報道RCA產品的固有免疫原性的研究，有望進一步推動其生物醫學應用。
Xinyu Xu. et al. Virus-Like Particle-Induced cGAS-STING Activation and AIM2 Inflammasome-Mediated Pyroptosis for Robust Cancer Immunotherapy. Angewandte Chemie International Edition. 2023
DOI: 10.1002/anie.202303010
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202303010
6. AM：基于多路等離激元共振能量轉移的超光譜成像
在后基因組生命科學和醫學中，獲取生物分子的單分子水平指紋和活細胞中的電子轉移動態成像是迫切需要的。然而，由于等離子體納米粒子的固定散射光譜和有限的多路復用，稱為等離子體共振能量轉移(PRET)光譜的可能解決方案仍然具有挑戰性。在這里，成均館大學Luke P. Lee，浦項科技大學Junsuk Rho，首爾大學Inhee Choi報道了多路變換表面驅動的PRET高光譜成像，以探測生物光與物質的相互作用。
本文要點：
1）首先利用準表面團簇的GaP等離子體激元和柵效應的精確納米工程，設計出在整個可見光范圍內具有工程散射光譜的像素化亞表面。
2）研究人員創建像素化的變形表面，并用可見調色板和藝術作品的高分辨率彩色打印來光學表征它們的全暗視野顏色。
3）此外，將三種不同的生物分子(即葉綠素a、葉綠素b和細胞色素c)應用于調色板的亞表面，以獲得選擇性的分子指紋成像，這是因為特定生物醫學亞表面具有獨特的生物光相互作用。
這種由超表面驅動的Pret高光譜成像將為多路實時分子傳感和成像方法開辟一條新的途徑。
Inki Kim, et al, Metasurfaces-driven hyperspectral imaging via multiplexed plasmonic resonance energy transfer, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202300229
https://doi.org/10.1002/adma.202300229
7. AM綜述：壓電催化醫學：壓電材料的生物醫學應用前沿進展
同濟大學施劍林院士和Xiangyu Lu對壓電材料的生物醫學應用前沿進展進行了綜述。
本文要點：
1）新興的壓電催化劑在多種醫學領域中表現出了巨大的應用潛力。除了具有超高的催化活性外，壓電催化劑具有的電荷載流子釋放特性也可用于引發各種氧化還原催化反應，因此在未來的醫學應用中也具有廣闊的前景。在機械能的觸發下，壓電催化材料可以釋放電子/空穴，進而催化底物的氧化還原反應或干預生物過程，以促進具有醫療應用（如去污、滅菌和治療）價值的效應分子的產生。研究者也將壓電催化的醫學應用定義為壓電催化醫學(PCM)。
2）作者在文中綜述了壓電催化醫學的最新研究進展。首先，作者介紹了壓電催化的原理和壓電材料的制備方法，并綜述了壓電催化材料在腫瘤治療、抗菌、有機降解、組織修復與再生以及生物傳感等方面的應用；最后，作者討論了壓電催化醫學所面臨的主要挑戰和未來前景，旨在進一步推動這一新興學科的發展。
Si Chen. et al. Piezocatalytic Medicine: An Emerging Frontier using Piezoelectric Materials for Biomedical Applications. Advanced Materials. 2023
DOI: 10.1002/adma.202208256
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202208256
8. AEM：基于鋰離子電池表面能的無鈷高鎳正極微觀結構工程洞察
為了降低成本和提高能量密度，在實際的LiNi1?x?yMnxCoyO2(NMC)和LiNi1?x?yCoxAlyO2(NCA)正極中去除鈷并增加鎳含量至關重要。然而，無鈷、高鎳層狀氧化物陰極在鋰離子電池(LIB)中的應用受到與電解質的高表面反應性和循環過程中微裂紋形成的固有問題的阻礙。在此，德克薩斯大學奧斯汀分校Arumugam Manthiram使用兩種代表性摻雜劑B和Al全面研究了無鈷LiNiO2(LNO)微觀結構工程關鍵參數的起源。
本文要點：
1）B和Al之間偏析能的顯著差異導致LNO顆粒的不同形態。B在主體結構中的低溶解度導致B的表面限制分布，抑制初級粒子的生長，而高度可溶的Al促進初級粒子的生長。
2）認識到這一關鍵參數可以通過增加陰極顆粒內部的縱橫比，通過微觀結構工程幫助提高無鈷鋰離子電池的循環壽命。結果表明，在LNO(B-LNO)中摻雜硼是初級粒子微觀結構工程最有效的摻雜劑策略。與LNO和摻鋁LNO(Al-LNO)相比，B-LNO在300次循環后在全電池中表現出81%的出色容量保持率。
Youngjin Kim, et al, Insights into the Microstructural Engineering of Cobalt-Free, High-Nickel Cathodes Based on Surface Energy for Lithium-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202204054
https://doi.org/10.1002/aenm.202204054
9. AEM：用于鋰金屬電池的高能量密度、無鈷、低鎳 LiNi0.7Mn0.25Al0.05O2 正極和高壓電解質
無鈷正極材料在電動汽車下一代電池中的應用越來越受到關注，因為鈷被認為具有很高的供應鏈風險。在這里，德克薩斯大學奧斯汀分校Arumugam Manthiram使用局部飽和電解質 (LSE) 使無鈷、低鎳層狀氧化物正極 LiNi0.7Mn0.25Al0.05O2 (NMA-70) 穩定循環到更高電壓 (4.6 V)展示了鋰金屬電池。
本文要點：
1）與基準 LP57 電解質相比，LSE 將循環壽命從 ≈100 次循環延長到 ≈400 次循環，然后達到 80% 的容量保持率。在 LP57 中循環的電極上觀察到細胞退化的視覺指標，例如產品沉積。
2）結果表明，在 LSE 中循環 NMA-70 可減少延長循環期間的總體活性材料損失和過電位增長。這歸因于有益的氟化界面層的形成、較低程度的巖鹽相形成以及陰極表面氣體逸出的減少。在 LSE 中循環的陰極氣體釋放量的減少反映了較低程度的電解質反應性和電池安全特性的整體改善。
這項研究強調了穩定的電解質對于實現替代性、低鎳和無鈷陰極的高壓循環的重要性。
Richard Sim, et al, A High Energy-Density, Cobalt-Free, Low-Nickel LiNi0.7Mn0.25Al0.05O2 Cathode with a High-Voltage Electrolyte for Lithium-Metal Batteries, Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202300096
https://doi.org/10.1002/aenm.202300096
10. AEM：由人工甲酸鈉界面實現的堅固無負極鈉金屬電池
作為下一代可充電電池，鈉金屬電池（NMB）引起了越來越多的關注。如何在有限的鈉過量條件下提高它們的循環穩定性和安全性，理想情況下鈉過量為零（即無陽極結構），這是非常需要的，但仍然具有挑戰性。在此，廈門大學Xiaoliang Fang證明甲酸鈉(HCOONa)是鈉金屬負極上自然形成的固體電解質界面(SEI)的一種成分，是設計高性能人工SEI層的有前途的候選者，它可以抑制鈉枝晶的形成，減少鈉與電解質之間的副反應。
本文要點：
1）得益于HCOONa界面，具有高質量Na3V2(PO4)3(10 mg cm?2)負載的Na|Na3V2(PO4)3電池表現出優異的循環穩定性，超低衰減率為0.004%/循環超過800周期。
2）更令人印象深刻的是，在商用銅集電器上原位形成的HCOONa單分子層有助于將無負極Cu|Na3V2(PO4)3電池的壽命延長至400次循環，容量關系為88.2%，這是報道的最長循環壽命無負極NMB。
Chaozhi Wang, et al, Robust Anode-Free Sodium Metal Batteries Enabled by Artificial Sodium Formate Interface, Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202204125
https://doi.org/10.1002/aenm.202204125
11. AEM：周期性交替電場層誘導超低過電位鋅離子電池Zn（002）面的優先生長
鋅負極上緩慢的去溶劑化動力學和不均勻的Zn2+傳輸行為不利于鋅離子電池的商業化。為了解決這些問題，西安交通大學丁書江教授通過構建具有獨特電場分離特性的鋰皂石納米粘土層，在鋅陽極上引入周期性交變電場。
本文要點：
1）該層在同一空間不同方向同時呈現負電場和正電場（負電場在法線方向，正電場在徑向）；因此，實現了均勻的Zn2+傳輸和有效的去溶劑化效果。作為多功能人工層的鋰皂石薄膜（LAP@Zn）可以誘導Zn2+成核，使Zn沿（002）面擇優取向生長，從而抑制Zn負極上的枝晶生長。
2）因此，LAP@Zn對稱電池表現出超低的過電勢（12mV），并在0.5mAcm-2下平穩循環超過1100小時。即使在40mAcm-2的超高電流密度下，電池仍可穩定運行500小時。
3）更令人鼓舞的是，在具有優異倍率性能和循環穩定性的基于MnO2的全電池中的有效性也令人信服。周期性交變電場策略為高性能和無枝晶鋅基存儲系統提供了一條有效途徑。
Jie Feng, et al, Periodically Alternating Electric Field Layers Induces the Preferential Growth of Zn (002) Plane for Ultralow Overpotential Zinc-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202204092
https://doi.org/10.1002/aenm.202204092
12. AEM綜述：溯源MOF光催化劑的自調節
得益于超高孔隙率、大比表面積（SSA）和豐富的活性位點，金屬-有機框架（MOFs）已成為能源和環境相關應用的明星材料，尤其是在光催化領域。與傳統的光催化劑相比，MOFs可以通過合理的設計在電子結構、光響應性和形態尺寸方面進行定制，這意味著MOFs不需要其他物種來實現增強的光催化性能，如金屬、化合物和聚合物，因為這些物種可能會帶來額外的成本、耗時、多相，或者具有不清楚的機制。
以往關于MOF光催化的研究大多是自調節和輔助調節的混合，對MOF光催化的理解往往不完整。鑒于此，遼寧大學孫曉東、皇家墨爾本理工大學馬天翼、沈陽藥科大學張蕊等通過分析組分（作為簇、配體和摻雜物）、缺陷（缺陷工程、作為連接體、簇和氧空位）和晶體（作為晶面、尺寸和非晶化），總結了MOFs的自調節。
本文要點：
1）首先介紹了MOFs作為光催化劑的基本背景和研究現狀，接著從三個方向介紹了MOFs自調節用于光催化性能增強的研究進展及其在相關領域的應用。
2）總結并討論了MOFs自調節的局限性、挑戰和前景。
Qian, Z., et al, Trace to the Source: Self-Tuning of MOF Photocatalysts. Adv. Energy Mater. 2023, 2300086.
DOI: 10.1002/aenm.202300086
https://doi.org/10.1002/aenm.202300086
