1. Chem. Soc. Rev.: 橋接CO2的熱催化和電催化甲烷化的復雜性
CO2的選擇性甲烷化是實現凈零排放目標的一個重要研究領域。此外，開發解決方案以實現碳中和、氫利用、碳循環和化學儲能存至關重要，而這種轉化可以通過熱催化或通過直接電（或光電）催化技術來實現。在此，中國科學院Liu Yuefeng、梅西納大學Centi Gabriele綜述研究了橋接CO2的熱催化和電催化甲烷化的復雜性。
本文要點：
1) 作者討論了加速直接技術的必要性，而改進這些技術需要更好地理解催化化學和在橋接催化和電催化CO2甲烷化過程中需要考慮的方面的復雜性。作者首先分析了關鍵反應物競爭吸附的基本問題和促進整體反應的調節策略。
2) 然后，該方法被用來指導讀者理解熱催化和電催化之間的區別。最后，作者分析了建模和設計，這將有助于CO2甲烷化的下一代電催化劑設計。
Hui Kang, et al. Understanding the complexity in bridging thermal and electrocatalytic methanation of CO2. Chem. Soc. Rev. 2023
DOI: 10.1039/D2CS00214K
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/cs/d2cs00214k
2. Nature Commun.：CeO2上的Pt單原子的記憶控制動力學用于CO氧化
CeO2上鉑族金屬的單原子代表了一種降低汽車尾氣處理催化劑對貴金屬要求的潛在方法。在這里，太平洋西北國家實驗室Yong Wang研究了在500 ℃和800 ℃下用原子俘獲法制備的兩種單原子鉑(Pt1)在CeO2上的動態演化過程，即Pt1吸附在PtATCeO2中和PtATCeO2中吸附Pt1。
本文要點：
1）Pt/CeO2中吸附的Pt1在CO氧化過程中隨著原位形成少原子Pt團簇而移動，有助于在CO中具有接近零反應級數的高反應性。相比之下，PtATCeO2中的方形平面Pt1牢固地固定在載體上在CO氧化期間導致相對較低的反應性，在CO中具有正反應級。
2）CO中Pt/CeO2和PtATCeO2的還原將Pt1轉化為Pt納米顆粒。然而，兩種催化劑在再氧化處理后都保留了其初始Pt1狀態的記憶，這說明了初始單原子結構在實際應用中的重要性
Zhang, Z., Tian, J., Lu, Y. et al. Memory-dictated dynamics of single-atom Pt on CeO2 for CO oxidation. Nat Commun 14, 2664 (2023).
DOI：10.1038/s41467-023-37776-3
https://doi.org/10.1038/s41467-023-37776-3
3. Joule: p區金屬鉍基電催化劑具有可調的高性能氧還原反應選擇性
對于氧還原反應（ORR），用基于非貴金屬的替代品取代基于鉑族金屬（PGM）的傳統電催化劑對于綠色能源轉化和化學合成的大規模應用至關重要。在此，清華大學李亞棟院士、Peng Qing、Chen Chen發現p區金屬鉍基電催化劑具有可調的高性能氧還原反應選擇性。
本文要點：
1) 作者發現了基于p區金屬鉍（Bi）的ORR催化劑，其ORR過程中的選擇性可以通過調整Bi的大小來控制。具體而言，金屬Bi納米顆粒對2e?ORR具有高選擇性（>96%）、超高的動力學電流密度（0.65V時為3.8mA·cm?2）和優異的穩定性。
2) 相反，單原子位Bi催化劑對4e?ORR具有良好的選擇性，相應的半波電位為0.875V，接近于Fe/NC催化劑。與深入研究的d區過渡金屬相比，該工作提出了基于p區金屬Bi的新型高性能ORR催化劑，從而為開發非PGM的ORR催化劑提供了新方向。
Zewen Zhuang, et al. p-Block-metal bismuth-based electrocatalysts featuring tunable selectivity for high-performance oxygen reduction reaction. Joule 2023
DOI: 10.1016/j.joule.2023.04.005
https://doi.org/10.1016/j.joule.2023.04.005
4. JACS: I2O4在空氣-水界面快速反應吸收的化學意義
涉及含碘物種的海洋氣溶膠形成顯著影響全球氣候和輻射平衡。盡管最近的研究概述了氧化碘在成核過程中的關鍵作用，但對其對氣溶膠生長的貢獻知之甚少。
近日，北京理工大學Xiuhui Zhang，中國科學院生態環境研究中心賀泓院士，賓夕法尼亞大學Joseph S. Francisco提供了分子水平的證據，表明I2O4的空氣-水界面反應由強效大氣化學物質介導，例如硫酸(H2SO4)和胺[例如，二甲胺(DMA)和三甲胺(TMA)]，可以在空氣中快速發生Born-Oppenheimer分子動力學模擬的皮秒時間尺度。
本文要點：
1）界面水橋接反應物，同時促進DMA介導的質子轉移并穩定H2SO4參與反應的離子產物。已確定的異質機制表現出對氣溶膠生長的雙重貢獻：(i)反應吸附形成的離子產物（例如IO3-、DMAH+、TMAH+和HSO4-）具有比反應物更小的揮發性，以及(ii)這些離子，例如作為烷基銨鹽（例如DMAH+），也具有高度親水性，進一步促進吸濕性生長。
2）這項研究不僅加深了我們對異質碘化學的理解，而且加深了氧化碘對氣溶膠生長的影響。此外，這些發現可以彌合實驗室中I2O4的豐度與現場收集的氣溶膠中I2O4的缺失之間的差距，并為海洋氣溶膠中IO3?、HSO4?和DMAH+的缺失來源提供解釋。
An Ning, et al, Chemical Implications of Rapid Reactive Absorption of I2O4 at the Air-Water Interface, J. Am. Chem. Soc., 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c01862
https://doi.org/10.1021/jacs.3c01862
5. EES: 操縱摻雜陽離子的電子親和力/離子半徑以加速鋰硫電池中的硫氧化還原動力學
盡管在過渡金屬二硫族化合物（TMDCs）中摻雜金屬陽離子以促進鋰硫電池（LSBs）中的逐步硫氧化還原已經被研究，但對于如何在TMDCs中選擇合適的金屬陽離子摻雜劑以調節其催化活性仍缺乏合理的設計原則和系統的理論研究。在此，廣東工業大學李運勇操縱摻雜陽離子的電子親和力/離子半徑以加速鋰硫電池中的硫氧化還原動力學。
本文要點：
1) 作者證明了一般的電子親和力/離子半徑（EA/r）規則作為金屬陽離子摻雜劑的新選擇標準，其可以指導高效金屬陽離子摻雜的Li-S催化劑的設計。并系統地研究了WSe2中一系列具有不同EA/r值的金屬陽離子摻雜劑模型，以設計它們的電子結構和催化活性來操縱硫的氧化還原動力學。
2) 理論和實驗結果表明，低EA/r值的金屬陽離子摻雜劑容易誘導更多的Se空位和晶格缺陷，增加活性位點和表面Se位點上更多的電子積累，以增強與多硫化鋰（LiPSs）的結合，但它也削弱了在主體表面捕獲的LiPSs/Li2S中的競爭性Li-S鍵，從而增加了LiPSs的吸附，同時降低了Li2S的成核和分解能壘。具有最小EA/r值的V摻雜WSe2/MXene催化劑作為高效硫主體表現出最高的可逆容量（1402.5 mAh g-1）、800次循環的長期循環穩定性（約70%的保留率）和大的面容量（6.4 mAh cm-2）。
Wang Wei, et al. Atomic-level design rules of metal-cation-doped catalysts: manipulating electron affinity/ionic radius of doped cations for accelerating sulfur redox kinetics in Li-S batteries. EES 2023
DOI: 10.1039/D2EE04131F
https://doi.org/10.1039/D2EE04131F
6. EES: 受體和添加劑的自旋脫甲基誘導有機太陽能電池表面結晶度增強
盡管1，8-二碘辛烷（DIO）和1-氯萘（CN）等非揮發性添加劑有利于提高有機太陽能電池（OSCs）的功率轉換效率（PCE），但這些添加劑對相演變的影響目前仍不明確。近日，西安交通大學魯廣昊、Zhu Yuanwei、Yu Jinde研究了受體和添加劑的自旋脫甲基誘導有機太陽能電池表面結晶度增強。
本文要點：
1) 作者通過位置分辨光譜和時間分辨光譜的結合，即膜深度相關光吸收光譜（FLAS）和時間相關光反射/散射/熒光光譜，研究了具有DIO/CN添加劑的PBDB-T:ITIC體系（包括ITIC的衍生物）和PM6:Y6的相演化。研究發現，在溶劑蒸發過程中，由于氯苯/氯仿（CB/CF）和DIO/CN之間的揮發性差異，形成了無溶劑液膜表面（富含添加劑）。因此，作者計算了Flory-Huggins相互作用參數，對于DIO:ITIC二元表面，如果不存在供體，則與膜內的晶體相比，旋節分層產生高度有序的晶體，而對于CN:Y6表面，雙峰分層作為液膜體發生。
2) 紫外光電子能譜（UPS）和低能反向光電發射譜（LEIPS）結果表明，含有0.5%DIO的PBDB-T:ITIC表面具有高度有序的晶體ITIC，能級（HOMO和LUMO）上升了0.42eV，導致電荷傳輸性能較差。在熱退火（TA）之后，由于奧斯瓦爾德熟化，表面中的部分ITIC轉變為邊緣取向，導致ITIC的能級下降0.81eV，這與PBDB-T的能級相匹配。相反，在0.5%CN的輔助下，PM6:Y6共混膜的表面吸收光譜在TA處理后是不變的，這有助于減少PCE的變化。具有不同TA條件的添加劑器件的性能與薄膜表面的光學吸收有關，證明表面相偏析顯著決定了光伏性能。
Zichao Shen, et al. Surface Crystallinity Enhancement in Organic Solar Cells Induced by Spinodal Demixing of Acceptors and Additives. EES 2023
DOI: 10.1039/D3EE00090G
https://doi.org/10.1039/D3EE00090G
7. Angew：解鎖界面吸附-嵌入贗電容存儲極限以實現全氣候、高能量/功率密度和耐用的鋅離子電池
存儲動力學緩慢和性能不足是限制過渡金屬二硫化物（TMD）應用于鋅離子存儲的主要挑戰，尤其是在極端溫度條件下。在此，深圳大學Peixin Zhang，Dingtao Ma提出了一種多尺度界面結構集成調制概念，以解鎖全向存儲動力學增強的多孔 VSe2-x·nH2O 主體。
本文要點：
1）理論研究表明，H2O嵌入和硒空位的共同調節能夠增強界面鋅離子捕獲能力并降低鋅離子擴散勢壘。此外，還揭示了界面吸附-插層贗電容存儲機制。
2）這種正極在水性和固體電解質中的寬溫度范圍（-40~60 °C）下表現出顯著的存儲性能。特別是在 10 A g-1 下循環 5000 次后仍可保持 173 mAh g-1 的高比容量，以及在 290 Wh kg-1 的高能量密度和 15.8 kW kg-1 的功率密度。室內溫度。出乎意料的是，在 60oC 時還可以實現 465 Wh kg-1 的顯著能量密度和 21.26 kW kg-1 的功率密度，以及 -20oC 時的 258 Wh kg-1 和 10.8 kW kg-1。
這項工作實現了擴展層狀 TMD 的界面存儲極限以構建全氣候高性能鋅離子電池的概念突破。
Ming Yang, et al, Unlocking the Interfacial Adsorption-Intercalation Pseudocapacitive Storage Limit to Enabling All-Climate, High Energy/Power Density and Durable Zn-Ion Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202304400
DOI: 10.1002/anie.202304400
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202304400
8. Angew：用于高性能鋰金屬電池的彈性固體電解質和鋰負極之間的化學鍵合超保形層
盡管鋰金屬電池(LMB)中使用的大多數固態電解質已經實現了高離子電導率，但由于高界面阻抗和無限體積，固態電解質和鋰負極之間快速穩定的鋰離子傳輸仍然是一個巨大的挑戰金屬鋰的變化。在這項工作中，北京化工大學Feng Wang，Jin Niu，Yongzheng Shi開發了一種化學氣相氟化方法，以在橡膠衍生的電解質上建立親鋰表面，從而在電化學循環后形成彈性、超薄和機械一體化的富LiF層。
本文要點：
1）由此產生的超共形層以化學方式連接電解質和鋰陽極，并在運行過程中保持動態接觸，從而促進鋰離子快速穩定地跨界面傳輸，并促進均勻的鋰沉積并抑制電解質成分與金屬鋰之間的副反應。
2）包含新型電解質的LMB具有2500小時的超長循環壽命，并在鋰對稱電池中提供1.1 mAcm-2的高臨界電流密度，并在全電池中顯示出超過300次循環的良好穩定性。
Na Yang, et al, A Chemically Bonded Ultraconformal Layer between the Elastic Solid Electrolyte and Lithium Anode for High-performance Lithium Metal Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202304339
DOI: 10.1002/anie.202304339
https://doi.org/10.1002/anie.202304339
9. Angew：烯烴加氫甲酰化單中心 Rh1/多孔有機聚合物催化劑的硫中毒和自恢復
即使在 ppm 級別，硫中毒和再生也是金屬催化劑面臨的全球性致命挑戰。關于單金屬中心催化劑的硫中毒及其再生的研究較少。在此，中科院大連化物所Yunjie Ding，Li Yan，Wenrui Dong首次在工業化的單 Rh 位點催化劑 (Rh1/POPs) 上展示了硫中毒和自恢復。
本文要點：
1）在乙烯加氫甲酰化的 1000 ppm H2S 共進料中觀察到 Rh1/POPs 的周轉頻率從 4317 h-1 降低到 318 h-1，但在去除 H2S 后它自行恢復到 4527 h-1，而銠納米顆粒表現出較差的活性和自我恢復能力。
2）H2S 降低了單個 Rh 原子的電荷密度并降低了其吉布斯自由能，形成了非活性 (SH)Rh(CO)(PPh3-frame)2，它可以再生為活性 HRh(CO)(PPh3-frame)2 去除 H2S 后。
3）研究人員強調了機制和與硫相關的構效關系。該工作為單原子催化劑催化科學中的多相乙烯加氫甲酰化和硫中毒再生提供了前瞻性認識。
Siquan Feng, et al, Sulfur Poisoning and Self-Recovery of Single-Site Rh1/Porous Organic Polymer Catalysts for Olefin Hydroformylation, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202304282
DOI: 10.1002/anie.202304282
https://doi.org/10.1002/anie.202304282
10. ACS Nano綜述：一氧化氮納米藥物的治療應用
福建師范大學黃維院士、楊震教授和美國國立衛生研究院Albert Jin對一氧化氮納米藥物的治療應用相關研究進行了綜述
本文要點：
1）一氧化氮(NO)是一種廣泛存在于人體內的氣態遞質，具有調節血管舒張、免疫反應、炎癥、神經傳遞等重要功能。亞硝酸鹽供體在臨床上被用于治療心絞痛、心力衰竭、肺動脈高壓和勃起功能障礙。由NO具有多種重要的生物學功能，因此其也可以進一步被用于治療腫瘤、細菌/生物膜和其他感染、傷口愈合、眼病和骨質疏松癥。然而，由于難以控制NO的血液循環和釋放及其不到5秒的半衰期，因此如何遞送NO成為了一項極具挑戰性的難題。隨著先進的生物技術和納米醫學的發展，通過物理包埋或化學偶聯等方法將NO供體包裝于多功能納米載體中的策略已被廣泛報道，它們也能夠表現出更高的治療效果和更少的副作用。
2）作者在文中綜述了NO納米藥物的最新應用、治療機制以及NO納米藥物在未來科學研究中的應用前景和臨床轉化所面臨的挑戰。由于NO能夠抑制傳染性微生物(包括COVID-19冠狀病毒和瘧疾寄生蟲)中DNA和RNA的復制，因此作者也重點介紹了NO納米藥物在對抗新冠大流行方面的重要潛力，旨在為NO納米藥物的設計策略和應用提供深入的見解和指導。
Zhixiong Wang. et al. Advanced Nitric Oxide Generating Nanomedicine for Therapeutic Applications. ACS Nano. 2023
DOI: 10.1021/acsnano.3c02303
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c02303
11. ACS Nano：CoP2O6 輔助銅/碳催化劑用于將 CO2 電催化還原為甲酸鹽
通過在水性介質中電化學還原CO2(CO2ER)將CO2還原為增值化學品和燃料，被認為是儲存間歇性可再生能源和緩解能源危機的潛在方法。銅基催化劑是CO2ER中常用的電催化劑。然而，選擇性一直是一個難以解決的問題，尤其是在C1產品的生產方面。近日，青島科技大學Jing Guan，河北科技大學Aibing Chen使用ZIF-67的金屬有機骨架作為碳前驅體，制備了錨定在CoP2O6和Cu復合催化劑(CoP2O6/HCS-Cu)上的中空N摻雜碳球。
本文要點：
1）在確保Cu/C異質界面的同時，CoP2O6物種的引入提高了電流密度，并在使用Cu基催化劑時促進了甲酸鹽的形成。
2）可以通過改變引入的銅量來調節鈷與銅的比例。在合適的比例下，與許多其他銅基催化劑相比，所制備的催化劑具有高電流密度和良好的法拉第效率，可用于從CO2ER制備甲酸鹽。
3）此外，計算表明，N摻雜的碳骨架和CoP2O6物種是促進使用Cu基催化劑制備甲酸鹽的重要因素。
Juan Du, et al, CoP2O6?Assisted Copper/Carbon Catalyst for Electrocatalytic Reduction of CO2 to Formate, ACS Nano, 2023
DOI: 10.1021/acsnano.2c12426
https://doi.org/10.1021/acsnano.2c12426
12. ACS Nano：超低溫大容量固體鋅空氣電池邊基態Mn-N4-C12位吸附能的優化
高容量和高能效的鋅空氣電池(ZABS)在實際苛刻的應用中具有良好的性能，其瓶頸主要來自氧催化動力學的遲緩和鋅/電解液界面的不穩定。在本工作中，中南大學雷永鵬教授合成了N摻雜缺陷碳催化劑(Mn1/NDC)負載的邊緣配位的Mn-N4-C12配位催化劑，表現出良好的氧還原/析氧反應(ORR/OER)的雙功能性能，其低能隙為0.684 V。
本文要點：
1）理論計算表明，邊緣配位的Mn-N4-C12配位的ORR/OER最低，這是由于OH*的吸附自由能降低所致。
2）基于Mn1/NDC的水性ZABS具有令人印象深刻的倍率性能、超長的放電壽命和出色的穩定性。值得注意的是，組裝的固體ZABs表現出1.29 Ah的高容量，8 mAcm?2的大臨界電流密度，以及在?40 °C下強勁的循環穩定性和優異的能量效率，這應該歸功于Mn1/NDC和防凍固態電解液良好的雙功能性能。同時，具有高極性的親鋅納米復合材料SSE具有穩定的界面兼容性。
這項工作不僅突出了超低溫大容量ZABs用氧電催化劑原子結構設計的重要性，而且促進了惡劣條件下可持續發展的鋅基電池的發展。
Qichen Wang, et al, Edge-Hosted Mn?N4?C12 Site Tunes Adsorption Energy for Ultralow-Temperature and HighCapacity Solid-State Zn-Air Battery, ACS Nano, 2023
DOI: 10.1021/acsnano.3c02521
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c02521
