1. Nature Commun.：3D 和機(jī)械可調(diào)導(dǎo)電水凝膠的液包液打印
導(dǎo)電水凝膠需要可調(diào)節(jié)的機(jī)械性能、高電導(dǎo)率和復(fù)雜的 3D 結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)（生物）應(yīng)用中的高級(jí)功能。在這里，四川大學(xué)Wenqian Feng，Hongjiao Li報(bào)道了一種通過(guò)可編程打印油內(nèi)富含聚（3,4乙烯二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT：PSS）的水性墨水來(lái)構(gòu)建3D導(dǎo)電水凝膠的簡(jiǎn)單策略。1）在這種液包液印刷方法中，來(lái)自水相的 PEDOT:PSS 膠體顆粒和來(lái)自另一相的聚二甲基硅氧烷表面活性劑的組合在液-液界面形成彈性薄膜，從而在設(shè)計(jì)的 3D 中捕獲水凝膠前體墨水。2）用于后續(xù)凝膠化和/或化學(xué)交聯(lián)的非平衡形狀。在兩個(gè)互穿水凝膠網(wǎng)絡(luò)中，PEDOT:PSS 含量低至 9 mg mL?1，電導(dǎo)率高達(dá) 301 S m?1。3）輕松的可印刷性使研究人員能夠調(diào)整水凝膠的成分和機(jī)械性能，從而促進(jìn)這些導(dǎo)電水凝膠作為電微流體設(shè)備的使用，并在未來(lái)定制近場(chǎng)通信（NFC）植入式生物芯片。
Xie, X., Xu, Z., Yu, X. et al. Liquid-in-liquid printing of 3D and mechanically tunable conductive hydrogels. Nat Commun 14, 4289 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-40004-7https://doi.org/10.1038/s41467-023-40004-7
2. Nature Commun.：過(guò)渡金屬二硫?qū)倩锍瑢?dǎo)納米電路的拓?fù)渲苽?/span>
超導(dǎo)納米電路通常由超導(dǎo)薄膜制成，是超導(dǎo)電子器件的核心。雖然具有奇異特性的新興過(guò)渡金屬二硫?qū)倩锍瑢?dǎo)體（TMDSC）有望開(kāi)發(fā)新的超導(dǎo)機(jī)制和應(yīng)用，但其環(huán)境不穩(wěn)定性給TMDSC納米電路的無(wú)損制備帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。在這里，南京大學(xué)Peiheng Wu，Hao Wang，Labao Zhang報(bào)道了一種使用預(yù)圖案化金屬作為前體，通過(guò)拓?fù)滢D(zhuǎn)化方法制造TMDSC納米圖案的通用策略。1）通常，堅(jiān)固的NbSe2蜿蜒納米線可以在晶圓規(guī)模上可控地制造，通過(guò)這種方式，超導(dǎo)納米線電路主要被證明可用于潛在的單光子探測(cè)。2）此外，可以用選定的TMD材料（NbS2、TiSe2或MoTe2）制備多功能超導(dǎo)納米電路，例如周期性圓形/三角形孔陣列和螺旋納米線。這項(xiàng)工作提供了一種用于制造具有精確控制的無(wú)損TMDSC納米電路的通用方法，這為TMDSC在未來(lái)電子產(chǎn)品中的應(yīng)用鋪平了道路。
Wang, X., Wang, H., Ma, L. et al. Topotactic fabrication of transition metal dichalcogenide superconducting nanocircuits. Nat Commun 14, 4282 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-39997-yhttps://doi.org/10.1038/s41467-023-39997-y
3. Nature Commun.：全固態(tài)鋰離子電池多相微觀結(jié)構(gòu)鋁箔負(fù)極
與鋰合金化的金屬負(fù)極具有較高的理論電荷存儲(chǔ)容量，是開(kāi)發(fā)高能可充電電池的理想選擇。然而，這種電極材料在使用標(biāo)準(zhǔn)非水液體電解質(zhì)溶液的鋰離子電池中表現(xiàn)出有限的可逆性。為了解決這個(gè)問(wèn)題，佐治亞理工學(xué)院Matthew T. McDowel報(bào)道了在全固態(tài)鋰離子電池配置中使用具有工程微結(jié)構(gòu)的非預(yù)鋰化鋁箔負(fù)極。1）當(dāng)30 μm厚的Al94.5In5.5負(fù)極與Li6PS5Cl固態(tài)電解質(zhì)和LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2基正極相結(jié)合時(shí)，實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的電池可提供數(shù)百個(gè)穩(wěn)定的循環(huán)，并具有實(shí)際相關(guān)的面積高電流密度（6.5 mA cm?2）下的容量。2）研究還證明，由于鋁基體中分布有LiIn網(wǎng)絡(luò)，多相Al-In微觀結(jié)構(gòu)能夠改善倍率行為并增強(qiáng)可逆性。這些結(jié)果證明了通過(guò)負(fù)極的冶金設(shè)計(jì)同時(shí)簡(jiǎn)化制造工藝來(lái)改進(jìn)全固態(tài)電池的可能性。
Liu, Y., Wang, C., Yoon, S.G. et al. Aluminum foil negative electrodes with multiphase microstructure for all-solid-state Li-ion batteries. Nat Commun 14, 3975 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-39685-xhttps://doi.org/10.1038/s41467-023-39685-x
4. Angew：用于色氨酸檢測(cè)的全色發(fā)光金屬有機(jī)框架的尺寸和發(fā)射控制合成
開(kāi)發(fā)具有基于有機(jī)連接基的發(fā)射的納米級(jí)發(fā)光金屬有機(jī)框架（nano-LMOF）以探索其在傳感、生物成像和光催化中的應(yīng)用非常令人感興趣，因?yàn)椴牧铣叽绾桶l(fā)射波長(zhǎng)對(duì)其性能都有顯著影響。然而，缺乏可以通過(guò)定制連接器設(shè)計(jì)系統(tǒng)地調(diào)節(jié)納米 LMOF 的發(fā)射和尺寸的平臺(tái)。近日，霍夫曼先進(jìn)材料研究所Xiao-Yuan Liu，Jing Li，江蘇師范大學(xué)Lulu Qu使用2,1,3-苯并噻二唑及其衍生物制備了兩個(gè)系列的fcu-和csq-型納米LMOF，它們?cè)谳^寬的范圍內(nèi)具有精確的尺寸控制和從藍(lán)色到近紅外的發(fā)射顏色。作為排放源。1）使用 OH 和 NH2 作為取代基對(duì)四位羧酸進(jìn)行修飾不僅會(huì)引起所得 MOF 的顯著發(fā)射紅移，而且還賦予其潛在應(yīng)用有趣的特性。2）作為一個(gè)例子，研究表明，與其他 19 種天然氨基酸相比，未取代和 NH2 取代的納米 LMOF 表現(xiàn)出關(guān)閉和開(kāi)啟響應(yīng)，可高度選擇性和靈敏地檢測(cè)色氨酸。這項(xiàng)工作揭示了具有特定發(fā)射行為和尺寸的納米LMOF的合理構(gòu)建，這無(wú)疑將促進(jìn)其在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。
Hai-Lun Xia, et al, Size- and Emission-Controlled Synthesis of Full-Color Luminescent Metal-Organic Frameworks for Tryptophan Detection, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202308506DOI: 10.1002/anie.202308506https://doi.org/10.1002/anie.202308506
5. Angew：唑類相關(guān)共價(jià)有機(jī)框架的連接微環(huán)境精確調(diào)節(jié)光催化制過(guò)氧化氫
利用共價(jià)有機(jī)骨架(COFs)光催化劑進(jìn)行人工H2O2光合作用在廢水處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。作為功能基礎(chǔ)的COF的鍵合化學(xué)對(duì)光電化學(xué)性質(zhì)和光催化的影響仍然是一個(gè)重大的挑戰(zhàn)。在本研究中，湖南大學(xué)Hou Wang成功地合成了三種含唑基團(tuán)的COF，分別為TZ-COF、OZ-COF和IZ-COF。1）在TZ-COF中，通過(guò)噻唑鍵和芘連接體之間的施主-π-受體結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了更容易獲得的電荷轉(zhuǎn)移通道，從而有效地抑制了光激發(fā)電荷復(fù)合。2）密度泛函理論計(jì)算支持實(shí)驗(yàn)研究，表明在H2O2的生成中，噻唑鍵比惡唑鍵和咪唑鍵更有利于*O2中間體的形成。在COFs中，真正的活性中心位于芘單元和唑鍵之間的苯環(huán)碎片上。
Yi Mou et al, Linkage Microenvironment of Azoles-Related Covalent Organic Frameworks Precisely Regulates Photocatalytic Generation of Hydrogen Peroxide, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202309480DOI: 10.1002/anie.202309480https://doi.org/10.1002/anie.202309480
6. Angew：用于基準(zhǔn)乙炔分離的前所未有的具有多個(gè)陰離子官能團(tuán)和分級(jí)孔隙率的金屬有機(jī)框架的拓?fù)湓O(shè)計(jì)
從二氧化碳(CO2)或乙烯(C2H4)中分離乙炔(C2H2)在工業(yè)上具有重要意義，但到目前為止仍然具有挑戰(zhàn)性。在這里，福建師范大學(xué)陳邦林教授，浙江師范大學(xué)Lingyao Wang，Yuanbin Zhang開(kāi)發(fā)了兩種新型的具有znv拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的健壯金屬有機(jī)骨架AlFSIX-Cu-TPBDA(ZNU-8)和具有wly拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的SIFSIX-Cu-TPBDA(ZNU-9)，用于從二氧化碳和C2H4中有效地捕獲C2H2。1）ZNU-8和ZNU-9都具有多個(gè)陰離子官能團(tuán)和分級(jí)孔隙率。值得注意的是，具有更多陰離子結(jié)合位置和三個(gè)不同籠子的ZNU-9表現(xiàn)出極大的C2H2容量(7.94 mmol/g)和高的C2H2/CO2(10.3)或C2H2/C2H4(11.6)選擇性。2）在所有陰離子柱撐金屬有機(jī)骨架中，C2H2的每陰離子容量最高(4.94摩爾/摩爾，1bar)。理論計(jì)算表明，乙炔與柱撐SiF6 2-陰離子在封閉腔內(nèi)存在較強(qiáng)的協(xié)同氫鍵，原位紅外光譜進(jìn)一步證實(shí)了這一點(diǎn)。3）通過(guò)對(duì)等摩爾C2H2/CO2和1/99 C2H2/C2H4混合氣體在不同條件下的動(dòng)態(tài)突破實(shí)驗(yàn)，證明了該方法具有良好的回收性能和純C2H2(5.13 mmol/g)或C2H4(48.57 mmol/g)的基準(zhǔn)產(chǎn)率。
Yuanbin Zhang, et al, Topological Design of Unprecedented Metal-Organic Frameworks Featuring Multiple Anion Functionalities and Hierarchical Porosity for Benchmark Acetylene Separation, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202309925DOI: 10.1002/anie.202309925https://doi.org/10.1002/anie.202309925
7. Angew：重建共價(jià)有機(jī)框架的酮基轉(zhuǎn)換光催化高效析氫
通過(guò)光催化從水中生產(chǎn)氫氣是轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存太陽(yáng)能為這顆藍(lán)色星球提供動(dòng)力的理想途徑。除了g-C3N4之外，由H、C、N、O、S和/或鹵素元素組成的共價(jià)有機(jī)骨架(COF)已經(jīng)成為用于太陽(yáng)能燃料生產(chǎn)的新一代半導(dǎo)體聚合物材料，由于其具有高孔隙率、穩(wěn)定的有序晶體結(jié)構(gòu)、可調(diào)諧的光吸收以及豐富的2D或3D網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而受到越來(lái)越多的關(guān)注。近日，福州大學(xué)Jinlin Long通過(guò)在分子水平上對(duì)骨架構(gòu)件的局部結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行工程，首次報(bào)道了共價(jià)有機(jī)骨架(COF)的酮開(kāi)關(guān)光催化高效產(chǎn)氫。1）以1，3，5-苯三醛與二胺為原料，通過(guò)席夫堿反應(yīng)合成了一系列亞胺連接的BT-COF，研究了堿性催化下烯醇酮構(gòu)型的重構(gòu)。眾所周知，骨架構(gòu)件的酮基被用作活性注入器，熱的π電子通過(guò)聚乙烯吡咯烷酮絕緣層發(fā)射到鉑納米顆粒(NPs)。2）表征結(jié)果結(jié)合密度泛函理論計(jì)算表明，酮注入體的形成不僅使導(dǎo)帶能級(jí)變得更負(fù)，而且使給體-受體分子構(gòu)件中的電荷分布不均勻，形成了較強(qiáng)的分子內(nèi)內(nèi)建電場(chǎng)。3）結(jié)果表明，TP-COFs-1的可見(jiàn)光催化活性達(dá)到0.96?g-1?h-1。堿性后處理顯著提高了具有兩個(gè)和三個(gè)酮注射器的重構(gòu)BT-COFs-2和BT-COFs-3的光催化析氫速率。
Shuhong Wu, et al. The Keto-Switched Photocatalysis of Reconstructed Covalent Organic Frameworks for Efficient Hydrogen Evolution, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202309026DOI: 10.1002/anie.202309026https://doi.org/10.1002/anie.202309026
8. AM：由光驅(qū)動(dòng)分子電機(jī)觸發(fā)的形狀可編程液晶聚氨酯多模式致動(dòng)器
近年來(lái)，光驅(qū)動(dòng)軟驅(qū)動(dòng)器在人工機(jī)器人和仿生設(shè)備的制造中得到了迅速的發(fā)展。然而，將分子異構(gòu)化放大到具有大幅度和復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的多種宏觀驅(qū)動(dòng)模式仍然具有挑戰(zhàn)性。在這里，北京大學(xué)Huai Yang，Ruochen Lan報(bào)告了一種策略，通過(guò)光觸發(fā)過(guò)度擁擠的烯烴分子馬達(dá)來(lái)構(gòu)建光響應(yīng)型液晶聚氨酯彈性體。1）在轉(zhuǎn)子和定子上用乙二醇間隔物修飾的三功能分子馬達(dá)起到交聯(lián)劑和單向攪拌器的作用，將分子運(yùn)動(dòng)放大為宏觀運(yùn)動(dòng)。2）可編程形狀聚合物薄膜具有優(yōu)異的力學(xué)性能和獨(dú)特的形狀記憶效應(yīng)。此外，還實(shí)現(xiàn)了多種運(yùn)動(dòng)模式，包括彎曲、展開(kāi)和收縮，驅(qū)動(dòng)速度在很大范圍內(nèi)可調(diào)。這一研究有望為先進(jìn)的光響應(yīng)型軟驅(qū)動(dòng)器和機(jī)器人的設(shè)計(jì)提供一條新的途徑。
Jinying Bao, et al, Shape-programmable Liquid Crystalline Polyurethane-based Multi-mode Actuators Triggered by Light-driven Molecular Motors, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202302168https://doi.org/10.1002/adma.202302168
9. AM：氧化還原觸發(fā)一系列基于偶氮吡啶的金屬有機(jī)膠囊的客體釋放和吸收
使用外部刺激精確控制客體釋放和重新捕獲是一個(gè)有價(jià)值的目標(biāo)，可能使新的化學(xué)純化模式成為可能。在分子膠囊的配基核心中加入氧化還原部分以觸發(fā)客體的釋放和吸收已被證明是有效的，但這項(xiàng)技術(shù)僅限于某些膠囊和客體。在這里，劍橋大學(xué)Jonathan R. Nitschke展示了一系列新型的金屬-有機(jī)膠囊的構(gòu)建，分別由雙位、三位和四位配體組成，其中含有與FeII中心配位的氧化還原偶氮基團(tuán)。1）與基于亞氨基吡啶的類似物相比，這種新型的基于偶氮吡啶的膠囊具有更大的空腔，能夠封裝更多體積更大的客體。當(dāng)膠囊被還原時(shí)，它們的客體被釋放，然后當(dāng)膠囊通過(guò)氧化再生時(shí)可能被重新封裝。由于氧化還原中心位于配體臂上，它們是模塊化的，可以連接到各種配體核心上，以提供不同和可預(yù)測(cè)的結(jié)構(gòu)。因此，該方法很有希望成為設(shè)計(jì)氧化還原控制的客體釋放和攝取系統(tǒng)的通用方法。
Jieyu Zheng, et al, Redox Triggers Guest Release and Uptake Across a Series of Azopyridine-Based Metal-Organic Capsules, Adv. Mater. 2023DOI: 10.1002/adma.202302580https://doi.org/10.1002/adma.202302580
10. AEM：高價(jià)元素?fù)诫s開(kāi)發(fā)富鎳正極材料的機(jī)理
在富鎳陰極中引入額外的元素是解決陰極材料不穩(wěn)定性的基本策略。傳統(tǒng)上，這種摻雜策略只考慮在陰極的塊體結(jié)構(gòu)中加入額外的元素，以加強(qiáng)晶體結(jié)構(gòu)。然而，高價(jià)元素如Nb5+、Ta5+和Mo6+很可能在晶體結(jié)構(gòu)中不溶，導(dǎo)致沿晶界積累。近日，漢陽(yáng)大學(xué)Yang-Kook Sun通過(guò)在不同溫度下焙燒LiNiO2(LNO)和X摻雜LNO陰極(X=Al、Nb、Ta和Mo)，研究了高價(jià)元素?fù)诫s到富鎳陰極中的新機(jī)理及其對(duì)形貌和晶體結(jié)構(gòu)的影響。1）X-射線衍射分析表明，氧化態(tài)越高的摻雜，Li-X-O化合物含量下降的溫度越高，強(qiáng)化了晶界偏析，拓寬了焙燒溫度范圍。2）因此，摻雜高價(jià)元素后，LNO陰極在較寬的焙燒溫度范圍內(nèi)保持了高度取向的微結(jié)構(gòu)和高結(jié)晶度，提高了電化學(xué)性能。3）高價(jià)元素作為新一代摻雜劑，不僅可以強(qiáng)化材料的晶體結(jié)構(gòu)，還可以強(qiáng)化材料的微觀結(jié)構(gòu)，從而最大限度地提高富鎳陰極的電化學(xué)性能。
Nam-Yung Park, et al, Mechanism of Doping with High-Valence Elements for Developing Ni-Rich Cathode Materials, Adv. Energy Mater. 2023, 2301530DOI: 10.1002/aenm.202301530https://doi.org/10.1002/aenm.202301530
11. AEM：3D打印伸展結(jié)構(gòu)輔助的壓電能量采集與傳感
可穿戴電子系統(tǒng)的快速發(fā)展需要一種可持續(xù)的能源，這種能源可以從周圍環(huán)境中獲取能量，并且不需要頻繁充電。聚合物壓電薄膜具有良好的柔性、良好的壓電性和與環(huán)境無(wú)關(guān)的穩(wěn)定性能，是制備從環(huán)境中獲取機(jī)械能的壓電納米發(fā)電機(jī)的理想候選材料。然而，由于分子的極化和不可伸縮性，它們的應(yīng)用大多局限于基于3-3向壓電效應(yīng)的壓模能量采集。在本工作中，南洋理工大學(xué)Pooi See Lee通過(guò)在基于聚合物薄膜的PENG上3D打印伸展結(jié)構(gòu)，可以將PENG的彎曲變形轉(zhuǎn)化為良好控制的面內(nèi)拉伸變形，從而實(shí)現(xiàn)3-1方向的壓電效應(yīng)。1）伸展結(jié)構(gòu)的同向碎裂效應(yīng)首次應(yīng)用于柔性能量收集裝置，使薄膜上先前未被利用的彎曲變形成為一種有價(jià)值的能量收集裝置，使PENG的彎曲輸出電壓提高了8.3倍。2）伸展結(jié)構(gòu)輔助的彭也被展示為一種傳感器，通過(guò)安裝在人體的不同關(guān)節(jié)和軟機(jī)器人手指上來(lái)感知彎曲角度并監(jiān)控運(yùn)動(dòng)。
Xinran Zhou, et al, 3D Printed Auxetic Structure-Assisted Piezoelectric Energy Harvesting and Sensing, Adv. Energy Mater. 2023, 2301159DOI: 10.1002/aenm.202301159https://doi.org/10.1002/aenm.202301159
12. AEM：設(shè)計(jì)的氧化還原電解質(zhì)策略通過(guò)電極工程促進(jìn)高性能 Ti3C2TX MXene 基超級(jí)電容器
Ti3C2Tx MXene在超級(jí)電容器方面顯示出了巨大的潛力。然而，其有限的電容限制了能量密度。近日，中山大學(xué)Fang Yi提出了一種基于電極工程的Ti3C2Tx MXene電極氧化還原電解液策略，該策略在2 mV S?1下獲得了788.4 F g?1的比電容，同時(shí)具有良好的倍率性能和與原始MXene電極相比極大的循環(huán)穩(wěn)定性。1）研究人員首次研究了氧化還原電勢(shì)落在Ti3C2Tx MXene電勢(shì)范圍內(nèi)并能充分利用Ti3C2Tx MXene特性的氧化還原添加劑。2）研究人員篩選出CuSO4和VOSO4作為混合氧化還原添加劑，發(fā)現(xiàn)銅和釩離子可以與分子篩表面的═O末端鍵合，主要通過(guò)Cu2+/Cu2+和V3+/V2+進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。電極工程通過(guò)增強(qiáng)離子動(dòng)力學(xué)和增加電化學(xué)活性中心顯著地促進(jìn)了所設(shè)計(jì)的氧化還原-電解液策略。3）采用該策略制備的超級(jí)電容器在功率密度為376.0 W kg?1的條件下，獲得了80.9 WH kg?1的高能量密度和高的循環(huán)穩(wěn)定性以及改善的自放電行為。這一策略也被用于改善基于MXene的水凝膠電解質(zhì)柔性超級(jí)電容器的性能。
Rui Ma, et al, Designed Redox-Electrolyte Strategy Boosted with Electrode Engineering for High-Performance Ti3C2Tx MXene-Based Supercapacitors, Adv. Energy Mater. 2023, 2301219DOI: 10.1002/aenm.202301219https://doi.org/10.1002/aenm.202301219
