1. Nature Commun.：相工程硫化錫用于酸性CO2電解制甲酸具有工業級電流
酸性CO2到HCOOH電解代表了增值CO2轉化的可持續途徑。然而，酸中的競爭性析氫反應(HER)仍然是選擇性CO2至HCOOH生產的巨大挑戰，尤其是在工業級電流密度下。通過抑制HER和調整CO2還原中間體，主族金屬硫化物衍生的S摻雜金屬已證明在堿性和中性介質中增強了CO2到HCOOH的選擇性。然而，在酸性介質中，在工業級HCOOH生產的大還原電位下穩定這些衍生的硫摻雜劑在金屬表面仍然具有挑戰性。近日，阿德萊德大學喬世璋教授通過SnS預催化劑的相工程(π-SnS)在工業電流密度下實現了酸性CO2到HCOOH的生產（pH=3）。
本文要點：
1）與α-SnS的常規相相比，π-SnS具有更強的金屬-S結合強度，導致在大CO2RR電流密度下更高的S殘留，這已通過理論模擬和原位表征得到證實。
2）Sn地下的高S含量調節*OCHO覆蓋率并促進工業電流密度下CO2到HCOOH的生產。密度泛函理論(DFT)計算表明，S摻雜的Sn比純金屬Sn具有更強的*OCHO吸附和更弱的*H吸附，導致在高電流密度下高覆蓋CO2-to-HCOOH中間體以選擇性生產HCOOH。
3）因此，π-SnS衍生催化劑對HCOOH的最大FE為92.15%，部分HCOOH電流密度為-730 mA cm-2，酸性介質中單程CO2利用率為36.43%。
研究為用于高附加值商品化學品生產的相工程電催化劑提供了新的見解。
Shen, H., Jin, H., Li, H. et al. Acidic CO2-to-HCOOH electrolysis with industrial-level current on phase engineered tin sulfide. Nat Commun 14, 2843 (2023).
DOI：10.1038/s41467-023-38497-3
https://doi.org/10.1038/s41467-023-38497-3
2. Nature Commun.：納米限域類芬頓催化劑通過非自由基途徑實現水凈化
通過制定有效和可持續的解決方案來減少水污染迫在眉睫。非均相類芬頓催化劑經常用于消除水中的污染物。然而，由于反應物種（RS）的低可用性，這些催化劑的適用性受到限制。鑒于此，同濟大學張亞雷教授、陳家斌等采用了納米封裝策略，將短壽命的RS封裝在納米尺度上，以提高RS在類芬頓反應中的利用效率。
本文要點：
1）通過將Co3O4納米顆粒組裝在碳納米管的納米通道中，制造出了納米限域催化劑，以實現優異的反應速率和出色的選擇性。
2）實驗表明，污染物的降解歸因于單線態氧（1O2）。密度函數理論計算表明，納米限域空間有助于量子突變，并改變了過渡態以降低活化能壘。仿真結果顯示，催化劑上污染物的富集減少了遷移距離，提高了1O2的利用率。
3）殼層和核殼結構之間的協同作用進一步提高了1O2在實際水域中對污染物氧化的選擇性。這種納米封閉催化劑有望為水污染控制提供一種可行的策略。
Liu, T., Xiao, S., Li, N. et al. Water decontamination via nonradical process by nanoconfined Fenton-like catalysts. Nat Commun 14, 2881 (2023).
DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-023-38677-1
https://doi.org/10.1038/s41467-023-38677-1
3. Chem: 從弛豫時間分布的角度揭示鋰氧電池的充電過程
鋰氧電池充電的特點是過電位大，庫侖效率低。需要更好地理解充電機制，以克服這些挑戰。近日，南京工業大學陳宇輝、香港科技大學Francesco Ciucci從弛豫時間分布的角度揭示了鋰氧電池的充電過程
本文要點：
1) 充電涉及多種反應和過程，其具體時間尺度很難確定。而電化學阻抗譜（EIS）適用于這項任務，但其解釋并不明確。作者將弛豫時間（DRT）分布與電容時間（DCT）分布相結合，通過EIS來確定鋰氧電池充電的時間尺度。并將現場差示電化學質譜（DEMS）用于驗證阻抗結果。
2) 結果表明，過電位主要是由于Li2O2在充電初始和最終階段電荷轉移電阻的存在，而在充電中期，Li2CO3鈍化成為主要原因。此外，中間充電特別關鍵，因為Li2CO3分解會導致電解質降解和副產物堵塞孔隙，從而抑制復合電極中的擴散過程。
Juan Chen, et al. Charging processes in lithium-oxygen batteries unraveled through the lens of the distribution of relaxation times. Chem 2023
DOI: 10.1016/j.chempr.2023.04.022
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.04.022
4. Chem: 通過調節靜電相互作用對高效聚噻吩基全聚合物太陽能電池的形態控制
聚噻吩是有機太陽能電池的有效供體之一，其具有簡單的化學結構，因此其生產成本較低。然而，它們的光伏性能遠遠落后于供體-受體型聚合物，尤其是當與聚合物受體共混時，形態控制是一個巨大的挑戰。在這里，中國科學院侯劍輝、Yao Huifeng系統地研究了聚噻吩-聚合物-受體（PY-IT）組合中的分子間相互作用，并建立了化學結構與共混物相容性之間的合理關系。
本文要點：
1)結果表明，靜電力在決定供體-受體分子間相互作用能方面起著關鍵作用。在P3HT的主鏈中引入吸電子官能團可以增加靜電電勢（ESP）并抑制與PY-IT的分子間相互作用。
2) 由于適當的混溶性和提高的疇純度，相應的聚合物PDCBT具有15.3%的高功率轉換效率（PCE），這是聚噻吩基全聚合物太陽能電池（所有PSC）中的最高值，這對推進其實際應用至關重要。
Lijiao Ma, et al. Morphology control by tuning electrostatic interactions for efficient polythiophene-based all-polymer solar cells. Chem 2023
DOI: 10.1016/j.chempr.2023.04.021
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2023.04.021
5. Angew：合成三明治AgCu納米簇及其光熱效應
目前金屬簇受到人們的廣泛研究和關注，但是金屬簇材料與碳基材料或者金屬納米材料有顯著區別。因為需要暴露較多比例金屬原子，金屬簇材料很少能夠呈現片層結構，尤其是Ag或Cu納米簇。有鑒于此，中科院合肥物質科學研究院固體物理研究所伍志鯤等通過糠基硫醇配體（furfuryl mercaptan）和合金策略，合成一種結構新穎的三明治AgCu納米簇片，直徑~0.9 nm，厚度~0.25 nm。
本文要點：
1）制備的片狀結構金屬納米簇材料以Ag原子中心，兩個平面Ag10五角星旋轉36°后能夠形成鏡面對稱結構。
2）Ag10及其延展結構具有未曾報道的黃金比例結構，內五元環和中心Ag原子形成類似二茂鐵的結構。這種核結構導致激發電子主要發生徑向躍遷，通過時間分辨DFT理論計算驗證，在612 nm產生顯著吸收，并且納米簇的光熱轉換效率達到67.6 %。
Liang Fang, et al, Sandwich-Kernelled AgCu Nanoclusters with Golden Ratio Geometry and Promising Photothermal Efficiency, Angew. Chem. Int. Ed. 2023
DOI: 10.1002/anie.202305604
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202305604
6. Angew：聚酯無溶劑多相催化加氫制二醇
通過化學回收和升級回收利用儲存在塑料聚合物中的碳資源是減少塑料廢物的一種很有前途的方法。然而，大多數當前的升級回收方法對特定有價值的產品的選擇性有限，尤其是在嘗試完全轉化塑料時。近日，北京大學馬丁教授，Meng Wang提出了一種利用鋅改性銅催化劑將聚乳酸 (PLA) 轉化為 1,2-丙二醇的高選擇性反應路線。
本文要點：
1）該反應表現出優異的反應活性 (0.65 g/(gcat·h)) 和對 1,2-丙二醇的選擇性 (99.5%)，最重要的是，可以在無溶劑模式下進行。
2）值得注意的是，整個無溶劑反應是一種原子經濟反應，反應物（PLA 和 H2）中的所有原子都固定在最終產物（1,2 丙二醇）中，無需分離過程。
該方法提供了一種創新且經濟可行的解決方案，用于升級聚酯以在溫和條件下以最佳原子利用率生產高純度產品。
Rongli Mi, et al, Solvent-Free Heterogeneous Catalytic Hydrogenation of Polyesters to Diols, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202304219
https://doi.org/10.1002/anie.202304219
7. Angew：雙重束縛的兩性離子NIR-I和NIR-II七甲川菁染料用于生物偶聯和熒光成像
七甲川菁染料能夠用于近紅外(NIR)窗口的深層組織熒光成像?；鶞嗜玖蟌W800-1的小分子偶聯物已在人體中進行了實驗。然而，ZW800-1偶聯物的長期成像性能仍會受到不穩定性等問題的影響，其主要原因在于化學不穩定的C4 '-O-芳基連接物容易被生物親核試劑所切割。有鑒于此，美國圣母大學Bradley D. Smith設計了一種模塊化的合成方法，并將其用于制備新型雙重束縛的兩性離子七甲川菁染料（包括ZW800-1的結構類似物），以大大提高染料的穩定性。
本文要點：
1）研究方向，這些雙重束縛的NIR-I和NIR-II染料可以被偶聯到蛋白質（包括單克隆抗體）上，并且不會引起熒光團降解或染料在蛋白質表面的堆積。
2）實驗結果表明，制備的熒光抗體偶聯物能夠在異種移植小鼠腫瘤模型中表現出良好的腫瘤靶向特異性。綜上所述，該研究設計的雙重束縛分子具有增強的穩定性，能夠用于體內近紅外熒光成像實驗，并具有廣闊的轉化應用前景。
Dong-Hao Li. et al. Doubly Strapped Zwitterionic NIR-I and NIR-II Heptamethine Cyanine Dyes for Bioconjugation and Fluorescence Imaging. Angewandte Chemie International Edition. 2023
DOI: 10.1002/anie.202305062
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202305062
8. AM：兩親性糾纏網絡設計可實現超堅韌水凝膠
水凝膠在生物醫學、可穿戴電子和軟機器人領域發揮著重要作用，但其機械性能往往不盡如人意。新加坡國立大學Chaobin He通過引入疏水聚合物作為增強材料，展示了一種新型水凝膠增韌策略。
本文要點：
1）半結晶疏水聚合物鏈通過熵驅動的混溶性“編織”成親水網絡。原位形成的亞微米微晶使網絡變硬，而疏水性聚合物和親水性網絡之間的纏結使其在失效前可發生較大變形。
2）水凝膠在6–10的高溶脹比下是堅硬、堅韌和耐用的，并且機械性能是可調的。同時，水凝膠還可以有效地包裹疏水分子和親水分子。
Xunan Hou, et al. An Amphiphilic Entangled Network Design Towards Ultratough Hydrogels. Advanced Materials. 2023
DOI：10.1002/adma.202301532
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202301532
9. AEM：亞胺化聚苯胺@rGO-CNT 陰極和陽極界面工程用于穩健且高倍率的全鋰-硫電池
目前，鋰硫電池(LSB)存在嚴重的多硫化物穿梭、硫磺正極氧化還原動力學緩慢、鋰負極枝晶生長不可逆等問題。為了解決這些問題，廣東工業大學Hao Chen，格里菲斯大學張山青教授， Chao Xing ，揚州大學Pan Xue提出了一種正負極雙界面工程策略。
本文要點：
1）在正極方面，亞胺化聚苯胺(iPANI)被用來實現能量工程，以誘導中等能級的多硫化物的吸附，并催化硫物種的氧化還原轉化，并通過iPANI在還原的氧化石墨烯(RGO)和碳納米管(CNTs)集成的支架上的自組裝實現形態工程，即iPANI@rGO-CNTs。
2）對于負極，iPANI@rGO-CNTs復合材料的高導電性和親鋰性質以及多孔納米結構有助于鋰離子的均勻沉積，顯著防止鋰枝晶的生長。
3）密度泛函理論計算表明，IPANI中激發態的模擬官能團能夠顯著抑制穿梭效應，催化硫物種的轉化，提高硫物種在硫正極上的轉化。
4）在iPANI@rGO-CNTs納米反應器的協同作用下，所制備的LSB具有出色的倍率能力和出色的循環壽命。
這種iPANI@rGO-CNTs納米復合材料的大規模生產和應用可能最終導致LSB的商業化。
Meng Li, et al, Interfacial Engineering on Cathode and Anode with Iminated Polyaniline@rGO-CNTs for Robust and High-Rate Full Lithium–Sulfur Batteries, Adv. Energy Mater. 2023,
DOI: 10.1002/aenm.202300646
https://doi.org/10.1002/aenm.202300646
10. AEM：具有原位形成界面的低濃度水凝膠聚電解質可實現 2.7 V 水系軟包電池
為了最大限度地輸出能量，鋅水基電池被推到遠遠超過水電解液熱力學穩定性極限的極端電位。要使水電池具有穩定性和動力學可逆性，需要電極/電解液界面上的中間相。盡管低濃度水凝膠被認為是很有前途的聚電解質，但水凝膠/電極界面上的界面相的缺乏嚴重阻礙了水電池在極端電位下工作。近日，浙江大學高超教授開發了一種引發劑體系作為交聯劑，使水凝膠聚電解質在25℃、黑暗條件下原位自發形成中間相。
本文要點：
1）這使得水凝膠聚電解質的電化學穩定窗口展寬到3.5V以上，并且該引發體系使所設計的水凝膠成為單離子導體，將離子電導率提高到≈280ms cm?1。
2）這種水凝膠推動Zn//LiMn2O4電池在0.2V到2.7V的電壓窗口中穩定運行，并提供高能量密度(例如，471 WH kgLiMn2O4?1，2.2 mgLiMn2O4 cm?2；203 WH kgLiMn2O4?1，7.1 mgLiMn2O4 cm?2)和優異的倍率性能(例如，0.11 C時為410 mAh g?1，57 C時為50 mAh g?1，2.2 mgLiMn2O4 cm?2；0.7 C時為175 mAh g?1，7.5 C時為70 mAh g?1，7.1mgLiMn2O4 cm?2)。
Tianfeng Qin, et al, Low-Concentration Hydrogel Polyelectrolyte with In Situ Formed Interphases Enables 2.7 V Aqueous Pouch Cell, Adv. Energy Mater. 2023,
DOI: 10.1002/aenm.202300733
https://doi.org/10.1002/aenm.202300733
11. Nano Letters：無氟/酸策略可規?；苽涠SMXenes用于鈉離子電池
MXenes是一種新興的2D材料，由于其獨特的物理化學性質而備受關注。然而，MXenes的高成本和對環境有害的合成工藝阻礙了其廣泛應用。山東大學馮金奎提出了一種無氟無酸物理真空蒸餾策略，可直接合成一系列MXenes。
本文要點：
1）通過將低沸點元素引入MAX中，然后通過物理真空蒸餾蒸發a元素，制備不含氟的MXenes（Ti3C2Tx、Nb2CTx、Nb4C3Tx、Ta2CTx，Ti2NTx、Ti3CNTx等）。這是一個綠色的一步工藝，不涉及任何酸/堿，所有反應都在真空管爐內進行，避免了對外部環境的任何污染。
2）此外，控制合成溫度可調節MXenes的層狀結構和比表面積。因此，合成的Ti3C2Tx MXene表現出了改善的鈉存儲性能。
Yongling An, et al. Fluorine- and Acid-Free Strategy toward Scalable Fabrication of Two-Dimensional MXenes for Sodium-Ion Batteries. Nano Letters. 2023
DOI：10.1021/acs.nanolett.3c01201
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.3c01201
12. Nano Lett.：氣相沉積的二維無機-有機半導體異質結構中的光子上轉換現象
通過利用范德華異質結構中原子上突變的、埃級的和可拓撲的界面，可以在這些結構中設計能量傳遞過程。鑒于此，美國約翰斯·霍普金斯大學Thomas J. Kempa、加拿大多倫多大學Mark W.B. Wilson等制備了由2D WSe2單層組成的異質結構，該單層與二苯并四苯基紫蘇乙烯（DBP）摻雜的紅熒烯（一種能夠三重態融合的有機半導體）界面連接。
本文要點：
1）完全通過氣相沉積方法來制造這些異質結構，時間分辨和穩態光致發光測量揭示了紅熒烯對WSe2發射的快速亞納秒猝滅以及客體DBP分子在612 nm（λexc=730 nm）處的熒光，從而提供了光子上轉換的明確證據。
2）上轉換發射對激發強度的依賴性與三重態聚變機制一致，并且該過程的最大效率（線性狀態）發生在低至110 mW/cm2的閾值強度下，這與集成太陽輻照度相當。這項研究強調了利用vdWHs在單層TMDs和有機半導體中利用強束縛激子的先進光電應用的潛力。
Reynolds Dziobek-Garrett, et al. Photon Upconversion in a Vapor Deposited 2D Inorganic–Organic Semiconductor Heterostructure. Nano Letters.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c00380
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c00380
