1. Nature Chemistry：通過可控烯烴異構化實現烯烴的多位點可編程功能化
烴鏈的直接和選擇性官能化是合成化學中的一個基本問題。而C=C雙鍵和C（sp3）-H鍵的功能化提供了一些解決方案，但位點多樣性仍然是一個問題。烯烴異構化與（氧化）官能化的結合為遠程官能化提供了一種有效方法，這將為位點多樣性提供更多機會。然而，功能化位點仍然有限，并且集中在特定的末端位置和內部位點；新的位點選擇性功能化，包括多功能化，仍極具挑戰性。近日，上海交通大學張萬斌通過可控烯烴異構化實現烯烴的多位點可編程功能化。
本文要點：
1) 作者報道了一種鈀催化的好氧氧化方法，用于通過控制烯烴異構化和氧化功能化之間的反應序列策略進行末端烯烴的多位點可編程功能化，包括C=C雙鍵和多個C（sp3）–H鍵。
2) 具體而言，作者實現了1-乙酰氧基化、2-乙酰氧基、1,2-二乙酰氧基和1,2,3-三乙酰氧基，并伴有可控的遠程烯基化。該方法使來自石化原料的烯烴能夠容易地轉化為不飽和醇和多元醇，特別是轉化為不同的單糖和C-糖苷。
Zhengxing Wu, et al. Multi-site programmable functionalization of alkenes via controllable alkene isomerization. Nature Chemistry 2023
DOI: 10.1038/s41557-023-01209-x
https://doi.org/10.1038/s41557-023-01209-x
2. Nature Energy：使用獨立的鈣鈦礦-BiVO4人造葉片生產太陽能驅動的液體多碳燃料
由陽光驅動的二氧化碳和水合成高能量密度液體燃料具有優異的循環經濟性。盡管科研工作者在生產簡單的氣體產品方面取得了進展，但用于液體多碳生產的無人輔助光電化學裝置的構建仍然是一個重大挑戰。近日，劍橋大學Erwin Reisner使用獨立的鈣鈦礦-BiVO4人造葉片生產太陽能驅動的液體多碳燃料。
本文要點：
1) 作者通過將氧化物衍生的Cu94Pd6電催化劑與鈣鈦礦–BiVO4串聯光吸收劑集成在一起，組裝了人工葉片裝置，該光吸收劑將CO2還原與水氧化結合起來。有線Cu94Pd6|鈣鈦礦–BiVO4串聯器件對多碳醇（約1:1乙醇和正丙醇）的法拉第效率約為7.5%，
2) 此外，在1.5?G輻射下，無線獨立器件經過20 h可產生約1?μmol cm?2的醇?，相應的速率約為40?μmol?h-1?gCu94Pd6?1，該研究證明了通過人造葉從二氧化碳直接生產多碳液體燃料的可行性。
Motiar Rahaman, et al. Solar-driven liquid multi-carbon fuel production using a standalone perovskite–BiVO4 artificial leaf. Nature Energy 2023
DOI: 10.1038/s41560-023-01262-3
https://doi.org/10.1038/s41560-023-01262-3
3. Nature Materials：銀鐵礦Ag8SnSe6中極端的聲子非諧性是超離子擴散和超低熱導率的基礎
超低的熱導率和快速的離子擴散使超離子材料具有優異的熱電轉換性能和固態電解質性能。然而，由于對這兩個特征復雜的原子動力學了解有限，從而使得它們之間的相關性和相互依存性仍然不清楚。在這里，上海交通大學Ma Jie、杜克大學Olivier Delaire、同濟大學Pei Yanzhong使用同步加速器X射線和中子散射技術以及機器學習的分子動力學研究了銀鐵礦Ag8SnSe6中的離子擴散和晶格動力學。
本文要點：
1) 作者確定了Ag的振動動力學和控制低能量Ag主導的聲子過度衰減為準彈性響應宿主框架之間的關鍵相互作用，從而實現了超電離。與此同時，長波長橫向聲學聲子在超離子躍遷中的持久性對所提出的“類液體熱傳導”圖像提出了挑戰。
2) 相反，作者發現了低能聲子在50K以下開始的熱增寬現象，從而揭示了聲子非諧性和弱鍵合作用作為導致超低熱導率和快速擴散的根源。該研究結果為用于能量轉換和存儲的超離子材料中復雜的原子動力學提供了基本的見解。
Qingyong Ren, et al. Extreme phonon anharmonicity underpins superionic diffusion and ultralow thermal conductivity in argyrodite Ag8SnSe6. Nature Materials 2023
DOI: 10.1038/s41563-023-01560-x
https://doi.org/10.1038/s41563-023-01560-x
4. Nature Synthesis：平面內電子離域法合成二維聚氧化乙烯基簇合物
二維（2D）材料為探索電子結構和催化應用提供了獨特的平臺。納米團簇，被稱為“超級原子”，可以直接連接構建2D納米結構網絡。近日，清華大學王訓、Liu Qingda、Hu Hanshi通過平面內電子離域法合成二維聚氧化乙烯基簇合物。
本文要點：
1) 作者通過在室溫下簡單的濕法化學合成，將聚氧化二酯（PONb）簇與過渡金屬或稀土金屬離子組裝，制備了八種2D簇合物。通過C3v對稱的{Nb24O72}團簇的直接鍵合，構建了具有六邊形結構的單層和少層PONb團簇苯。
2) PONb簇合物對苯甲醇氧化表現出增強的光催化活性，轉化率是PONb簇單元的十倍。理論研究表明，這是因為PONb簇合物的面內電子離域導致反應能壘降低。所構建的六邊形排列和獨特電子性質的2D PONb簇合物提供了一個原子精確模型，其可用于研究多相催化中基于簇合物組裝體的電子結構。
Zhong Li, et al. Synthesis of two-dimensional polyoxoniobate-based clusterphenes with in-plane electron delocalization. Nature Synthesis 2023
DOI: 10.1038/s44160-023-00305-7
https://doi.org/10.1038/s44160-023-00305-7
5. 用于制造高性能透明木材的木材干凝膠
光學透明木材是通過木材的結構保留去木質化和隨后的熱固化或光固化聚合物樹脂的滲透來制造的，但仍然受到去木質化木材固有的低中孔體積的限制。在這里，皇家理工學院Qi Zhou報道了一種使用木材干凝膠制造堅固透明木材復合材料的簡便方法，該木材干凝膠允許樹脂單體在環境條件下無溶劑滲透到木材細胞壁中。
本文要點：
1）具有高比表面積 (260 m2 g–1) 和高中孔體積 (0.37 cm3 g–1) 的木材干凝膠是通過在環境壓力下蒸發干燥包含原纖化細胞壁的脫木質木材制備的。
2）介孔木材干凝膠在橫向上是可壓縮的，可以在不影響透光率的情況下精確控制透明木材復合材料的微觀結構、木材體積分數和機械性能。
3）研究人員成功制備了大尺寸和高木材體積分數 (50%) 的透明木材復合材料，展示了該方法的潛在可擴展性。
Wang, S., Li, L., Zha, L. et al. Wood xerogel for fabrication of high-performance transparent wood. Nat Commun 14, 2827 (2023).
DOI：10.1038/s41467-023-38481-x
https://doi.org/10.1038/s41467-023-38481-x
6. Chem. Soc. Rev.: 有機半導體中高效且空氣穩定的n型摻雜
有機半導體（OSCs）的化學摻雜能夠對載流子濃度、電荷遷移率和能級進行調節，這對于OSCs在有機電子器件中的應用至關重要。然而，與p型摻雜相比，n型摻雜已經遠遠落后。在OSCs中實現高效和空氣穩定的n型摻雜將有助于提高電子傳輸和器件性能，并賦予其新的功能，因此，這些功能目前正受到越來越多的關注。近日，中國科學院Zhu Xiaozhang綜述研究了有機半導體中高效且空氣穩定的n型摻雜。
本文要點：
1) 作者仔細討論了n型摻雜OSCs中的摻雜效率和摻雜空氣穩定性問題，首先闡明了影響n型OSCs中化學摻雜效率的主要因素，然后解釋了環境條件下n型摻雜膜不穩定性的起源。作者發現摻雜微觀結構、電荷轉移和離解效率決定了整體摻雜效率，其可以通過分子設計和后處理進行精確調整。
2) 為了進一步提高n摻雜OSCs的空氣穩定性，作者討論了設計策略，如調節最低未占分子軌道（LUMO）能級、電荷離域、分子間堆疊、原位n摻雜和自封裝。此外，還介紹了n型摻雜在太陽能電池、發光二極管、場效應晶體管和熱電等先進有機電子學中的應用。最后，展望了以穩定高效的n型摻雜OSC為目標的新型摻雜方式和材料體系。
Dafei Yuan, et al. Efficient and air-stable n-type doping in organic semiconductors. Chem. Soc. Rev. 2023
DOI: 10.1039/D2CS01027E
https://doi.org/10.1039/D2CS01027E
7. EES: 氧化鋁基全固態鈉金屬電池中枝晶生長的形態動力學
具有陶瓷電解質和堿金屬陽極的全固態電池（ASSB）是未來用于車輛電氣化和智能電網的潛在儲能技術。然而，在長周期、安全的ASSB的設計中，固體電解質（SE）中不可控的枝晶生長導致ASSB短路已成為一個嚴重的問題，而其潛在機制尚不清楚。在這里，燕山大學黃建宇、賓夕法尼亞州立大學Sulin Zhang通過多尺度成像和形態動力學跟蹤研究了Na枝晶通過Na沉積和裂紋擴展的交替序列在β′′-Al2O3 SE中的生長。
本文要點：
1) 原子尺度成像證明，電化學循環導致沿著Na+傳導平面的大規模分層開裂，并伴隨著相鄰傳導通道的閉合。原位SEM觀察揭示了Na沉積和裂紋擴展之間的動態相互作用：Na沉積積累了導致裂紋的機械應力；開裂釋放了局部應力，從而促進了Na的進一步沉積。
2) 因此，鈉沉積和裂解交替進行，直到發生短路。質子建立了一個多尺度相場模型來概括Na枝晶生長的形態動力學，并預測生長枝晶的樹狀分形形態。該研究結果表明，Na沉積和開裂之間的解耦是緩解ASSB中不可控枝晶生長的重要途徑。
Lin Geng, et al. Morphodynamics of dendrite growth in alumina based all solid-state sodium metal batteries. EES 2023
DOI: 10.1039/D3EE00237C
https://doi.org/10.1039/D3EE00237C
8. Angew：使用亞穩態光酸進行光化學驅動的 CO2 釋放以實現節能直接空氣捕獲
當前直接空氣捕獲(DAC)技術面臨的重大挑戰之一與吸附劑再生和CO2釋放的密集能源成本有關，這使得對氣候變化產生積極影響所需的大規模（GtCO2/年）部署在經濟上不可行。這一挑戰凸顯了開發再生能量大幅降低的新DAC工藝的迫切需求。在這里，橡樹嶺國家實驗室Ying-Zhong Ma，Radu Custelcean報道了一種通過利用吲唑亞穩態光酸(mPAH)的獨特特性來釋放CO2的光化學驅動方法。
本文要點：
1）研究人員對模擬和基于氨基酸的DAC系統的測量揭示了mPAH通過調節pH變化和光驅動的相關異構體來用于CO2釋放循環的潛力。
2）在用中等強度的光照射后，模擬和基于氨基酸的DAC系統分別發現總無機碳向CO2的轉化率約為55%和68%至78%。
3）研究結果證實了在環境條件下使用光而不是熱按需釋放CO2的可行性，從而為DAC吸附劑的再生提供了一種節能途徑。
Uvinduni I. Premadasa, et al, Photochemically-Driven CO2 Release Using a Metastable-State Photoacid for Energy Efficient Direct Air Capture, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202304957
DOI：10.1002/anie.202304957
https://doi.org/10.1002/anie.202304957
9. AM：錨定在 N 摻雜碳中的原子分散的 Co2MnN8 三原子位點可實現高效的氧還原反應
原子分散的過渡金屬-氮/碳(M-N/C)催化劑已成為最有希望替代貴金屬鉑催化劑進行氧還原反應(ORR)的催化劑。然而，已報道的M-N/C催化劑通常以常見的M-N4基團形式存在，只有一個金屬活性位點，活性不足。在此，復旦大學吳仁兵教授，西安工業大學潘洪革教授精心開發了一種不尋常的三核活性結構，其中氮配位的一個Mn原子與兩個Co原子(Co2MnN8)錨定在N摻雜的碳中，通過雙金屬沸石咪唑骨架前體的吸附熱解作為高效ORR催化劑。原子結構研究和密度本文受版權保護。
本文要點：
1）密度泛函理論(DFT)計算表明，Co2MnN8會經歷自發的OH結合形成Co2MnN8-2OH作為真正的活性位點，導致軌道中的單個電子填充狀態和優化的中間體結合能。
2）因此，所開發的Co2MnN8/C表現出前所未有的ORR活性，具有0.912V的高半波電位和出色的穩定性，不僅超越了Pt/C催化劑，而且刷新了鈷基催化劑的新紀錄。
Xiaoxiao Yan, et al, Atomically Dispersed Co2MnN8 Triatomic Sites Anchored in N-Doped Carbon Enabling Efficient Oxygen Reduction Reaction, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202210975.
https://doi.org/10.1002/adma.202210975
10. AM：具有混合解吸模式的聚電解質水凝膠實現全天候多循環大氣集水
基于吸附的大氣水收集是緩解全球水資源短缺的一種有前途的方法。然而，無論晝夜變化和天氣如何，由可持續能源驅動的可靠供水仍然是一個長期存在的挑戰。
為了解決這個問題，新加坡國立大學Swee Ching Tan，上海交通大學王如竹教授提出了一種具有最佳混合解吸多循環操作策略的聚電解質水凝膠吸附劑，實現了全天大氣集水并顯著增加了日產水量。
本文要點：
1）聚電解質水凝膠吸附劑具有高達659 atm的內部滲透壓，通過在其內部不斷遷移吸附的水來更新吸附位點，從而增強吸附動力學。帶電聚合物鏈與吸濕性鹽離子配位，固定鹽并防止團聚和泄漏，從而提高循環穩定性。
2）結合太陽能和模擬廢熱進行解吸的混合解吸模式引入了均勻且可調節的吸附劑溫度，以實現全天超快的水釋放。借助快速吸附-解吸動力學，優化模型建議進行8個水分捕獲釋放循環，展示2410mLwater-1kgsorbent-1day-1的高產水產量，是單循環非混合集水模式的3.5倍。
這種聚電解質水凝膠吸附劑的開發和耦合可持續能源驅動的解吸模式為下一代集水系統鋪平了道路，顯著地使淡水達到幾公斤級。
He Shan, et al, All-day Multicyclic Atmospheric Water Harvesting Enabled by Polyelectrolyte Hydrogel with Hybrid Desorption Mode, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202302038.
https://doi.org/10.1002/adma.202302038
11. AM：用于極端振動阻尼的屈曲超材料
在越來越多的應用中，抑制機械共振是一項艱巨的挑戰。許多被動阻尼方法依賴于使用低剛度、復雜的機械結構或電氣系統，這使得它們在許多此類應用中不可行。近日，阿姆斯特丹大學Corentin Coulais介紹了一種通過允許機械超材料和晶格結構中的主要載荷路徑屈曲來實現被動減振的新方法，這為振動傳輸設定了上限：傳輸的加速度在拉伸和壓縮下均達到最大值，無論輸入加速度是多少。
本文要點：
1）這種非線性機制導致金屬超材料中的極端阻尼系數 tan δ ≈ 0.23——比傳統輕質結構材料的線性阻尼系數大幾個數量級。
2）研究人員通過實驗和數值證明了在一定加速度范圍內的獨立式橡膠和金屬機械超材料中的這一原理。
3）研究還表明，阻尼非線性甚至允許基于屈曲的振動阻尼在張力下工作，并且雙向屈曲可以進一步提高其性能。屈曲超材料為無質量或剛度損失的極端減振鋪平了道路，因此可適用于多種高科技應用，包括航空航天、車輛和敏感儀器。
David M.J. Dykstra, et al, Buckling Metamaterials for Extreme Vibration Damping, Adv. Mater. 2023
DOI: 10.1002/adma.202301747
https://doi.org/10.1002/adma.202301747
12. AEM: 鈉離子電池的新型層狀氧化物陰極改性策略的最新進展
低成本鈉離子電池（SIBs）被廣泛認為是鋰離子電池的補充甚至替代品。然而，SIB的實際應用受到其能量密度和循環性能的限制，這主要受到陰極側的限制。因此，開發先進的陰極材料對于SIBs的實際應用至關重要。近日，中國科學技術大學章根強綜述研究了鈉離子電池的新型層狀氧化物陰極改性策略的最新進展。
本文要點：
1) 在各種陰極材料中，層狀過渡金屬氧化物（LTMO）由于其緊湊的晶體結構、低成本、易于制備以及與Li基LTMO的相似性，使其成為極具潛力的陽極材料。鈉基LTMO面臨的瓶頸問題包括嚴重的相變、緩慢的擴散動力學和界面退化，這對實現高性能陰極提出了巨大挑戰。
2) 作者對最近報道的層狀氧化物改性策略進行了全面的概述和總結，并完善了結構-功能-性能關系。展望了鈉基LTMO陰極的前景和發展方向。該綜述全面探討了鈉基LTMO的修飾策略，為未來鈉基LTMOs的研究提供了新的方向。
Bo Peng, et al. Recent Progress in the Emerging Modification Strategies for Layered Oxide Cathodes toward Practicable Sodium Ion Batteries. Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202300334
https://doi.org/10.1002/aenm.202300334
