1. Nature Commun.：一種生物兼容的電解液使鋅離子電池的鋅負極具有高度可逆性
將技術整合到活體中的進展需要具有生物兼容性和機械靈活性的動力裝置。使用水凝膠生物材料作為電解液的水基鋅離子電池已經成為一種在生物約束下運行的潛在解決方案；然而，這些電池中的大多數具有較差的電化學性能。在這里，阿德萊德大學郭再萍教授，Shilin Zhang提出了一種生物相容的水凝膠電解質，利用透明質酸，它含有豐富的親水官能團。
本文要點：
1）該凝膠型電解液對鋅陽極具有良好的防腐能力，并可調節鋅的形核/生長。
2）此外，凝膠電解液提供了高電池性能，包括99.71%的庫侖效率，超過5500小時的長期穩定性，在高鋅利用率為80%的情況下提高了250小時的循環壽命，以及高生物兼容性。
3）重要的是，Zn//LiMn2O4電池在3 ℃下1000次循環后容量保持率為82%。
這項工作提出了一種很有前途的凝膠化學，可以控制鋅的行為，在生物兼容能源相關應用和其他領域提供了巨大的潛力。
Li, G., Zhao, Z., Zhang, S. et al. A biocompatible electrolyte enables highly reversible Zn anode for zinc ion battery. Nat Commun 14, 6526 (2023).
DOI：10.1038/s41467-023-42333-z
https://doi.org/10.1038/s41467-023-42333-z
2. Nature Commun.：用于高選擇性電化學 CO 還原為 CH3OH 的原子高自旋鈷 (II) 中心
電化學二氧化碳還原反應（CO2RR）作為一種有前景的二氧化碳減排和轉化策略，在過去幾十年中得到了廣泛的研究。在本工作中，武漢大學Yueming Zhai，香港城市大學Bin Liu，中國科學院上海應用物理研究所Jing Zhou，蘇州科技大學Hong Bin Yang，深圳大學Chenliang Su通過改變鈷絡合物分子催化劑中鈷活性中心的構象，可以顯著地調節一氧化碳電化學還原合成甲醇的催化效率。
本文要點：
1）在大量實驗研究和密度泛函理論計算的基礎上，研究表明，由于分子構象的變化，導致了鈷的3d軌道從低自旋態(S=1/2)到高自旋態(S=3/2)的電子重排，從而大大提高了CO還原反應的性能。
2）結果表明，在高自旋態的鈷絡合物上，CoR中間體的氫化加速，動力學同位素效應證實了高自旋態的鈷的加氫速率加快。進一步的自然布居分析和密度泛函理論計算表明，高自旋Co2+可以通過dxz/dyz?2π*鍵增強電子回饋，削弱*CO中的C-O鍵，促進CoR中間體的氫化。
Ding, J., Wei, Z., Li, F. et al. Atomic high-spin cobalt(II) center for highly selective electrochemical CO reduction to CH3OH. Nat Commun 14, 6550 (2023).
DOI：10.1038/s41467-023-42307-1
https://doi.org/10.1038/s41467-023-42307-1
3. JACS：NiO-POM亞納米簇光電催化甲烷偶聯制備草酸
甲烷氧化偶聯制備C2氧化衍生物具有重要的前景，但是該反應通常面臨著選擇性難以調控的問題。“p-n-p-n”形式的亞納米材料異質結材料具有很強的外場耦合能力以及可調控的電子結構，因此是具有前景的甲烷選擇性氧化催化材料。有鑒于此，清華大學王訓等發展厚度為1.8 nm的亞納米線圈結構NiO-POM，具有優異的光電催化甲烷制備C2性能，在溫和反應條件（1 bar, 25 ℃）的C2產量達到4.48 mmol gcat-1 h-1，選擇性高達>99 %。
本文要點：
1）通過光電化學的方式，NiO能夠活化C-H化學鍵，生成的*COOH中間體能夠被POM簇具有的離域電子穩定。通過NiO和POM復合材料的連續催化活性位點，將*COOH原位偶聯生成為草酸。
2）這項研究實現了一種在溫和反應條件進行甲烷偶聯的經濟性方法，展示亞納米材料的材料設計和應用前景。
Siyang Nie, Liang Wu, and Xun Wang*, Electron-Delocalization-Stabilized Photoelectrocatalytic Coupling of Methane by NiO-Polyoxometalate Sub-1 nm Heterostructures, J. Am. Chem. Soc. 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c07984
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c07984
4. JACS：具有金屬電荷傳輸的波狀二維共軛金屬有機框架
二維共軛金屬有機框架（2D c-MOF）已成為一類新型結晶層狀導電材料，在電子和自旋電子學領域的應用具有廣闊的前景。然而，目前的2D c-MOFs主要由有機平面配體制成，而由彎曲或扭曲配體構建的具有新穎軌道結構和電子態的層狀2D c-MOFs仍然不夠開發。在此，德累斯頓工業大學Zhiyong Wang，斯德哥爾摩大學Zhehao Huang，劍橋大學Henning Sirringhaus報道了一種基于氟化核心扭曲扭曲六羥基六苯并六苯并酮（HFcHBC）配體的銅兒茶酚鹽波狀2D c-MOF（Cu3(HFcHBC)2）。
本文要點：
1）研究表明，所得薄膜由長度可達 ～4 μm 的棒狀單晶組成。通過高分辨率透射電子顯微鏡 (HRTEM) 和連續旋轉電子衍射 (cRED) 解析晶體結構，表明具有 AA 重疊堆疊的波狀蜂窩晶格。
2）研究人員根據理論計算，預測Cu3(HFcHBC)2 具有金屬性，而具有大量晶界的晶體薄膜樣品在宏觀尺度上明顯表現出半導體行為，具有明顯的熱激活導電性。對孤立單晶器件的溫度依賴性電導率測量確實證明了 Cu3(HFcHBC)2 的金屬性質，具有非常弱的熱激活傳輸行為和 5.2 S cm?1 的室溫電導率。
3）此外，2D c-MOF 可用作潛在的儲能電極材料，在 5 M LiCl 水溶液中表現出良好的容量（163.3 F g?1 ）和優異的循環性能。研究工作表明，使用扭曲配體的波狀 2D c-MOF 能夠進行固有的金屬傳輸，標志著用于電子和能源應用的新型導電 MOF 的出現。
Jianjun Zhang, et al, Wavy Two-Dimensional Conjugated Metal?Organic Framework with Metallic Charge Transport, J. Am. Chem. Soc., 2023
DOI: 10.1021/jacs.3c07682
https://doi.org/10.1021/jacs.3c07682
5. Angew：非犧牲環境條件下無金屬光催化二氧化碳還原為甲烷和過氧化氫
光催化CO2還原為CH4需要光敏劑和犧牲劑通過金屬基光催化劑提供足夠的電子和質子，而從副產物O2中分離CH4的應用較差。在這里，中山大學歐陽鋼鋒教授，Yu-Xin Ye，南京大學Qing Tong成功地合成了一種新型電子受體4，5，9，10-吡喃三酮(PT)的無金屬光催化劑，這是第一次實現了無金屬光催化CO2制CH4和易分離的H2O2。
本文要點：
1）在非犧牲環境條件下(室溫，僅水)，甲烷生成量為10.6 mol.g-1·h-1，比已報道的無金屬光催化劑高出兩個數量級。
2）綜合的原位表征和計算揭示了一種多步反應機理，在該反應中，激發的PT中的長壽命氧中心自由基為CO2的活化提供了一個中心，從而得到了穩定的環狀碳酸酯中間體，生成能較低。
3）這一關鍵中間體對隨后還原為CH4產物的熱力學至關重要，電子選擇性高達90%。
這項工作為在非犧牲和無金屬條件下將二氧化碳光催化還原為易分離的甲烷的經濟可行性提供了新的見解。
Weixin Zou, et al, Metal-Free Photocatalytic CO2 Reduction to CH4 and H2O2 under Non-sacrificial Ambient Conditions，Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202313392
DOI：10.1002/anie.202313392
https://doi.org/10.1002/anie.202313392
6. Angew：ZnO 負載 CuAu 納米合金在水中低溫加氫制甲醇
優化二氧化碳轉化為氫載體或平臺化學品的工藝和材料，是減緩全球變暖和可持續利用可再生能源的關鍵一步。近日，萊布尼茨催化研究所Ali M. Abdel-Mageed，東京都大學Toru Murayama報道了以≤7摩爾%Au為基礎的氧化鋅負載的CuAu納米合金上二氧化碳在水中的加氫反應。
本文要點：
1）研究人員采用197Au M?ssbauer、原位X射線吸收(Au、LiI和Cu K邊)、常壓X射線光電子能譜(APXP)、X射線衍射和高分辨電子顯微鏡等方法對CuxAuy/ZnO催化劑進行了表征。
2）在200 ℃下，當Cu93Au7的負載量從1增加到10wt.%時，CO2的轉化率顯著提高了34倍(從0.1增加到3.4%)，同時保持了100%的甲醇選擇性。當溫度升高到240°C時，觀察到有限的CO選擇性(46%)，但與二氧化碳轉化率增加~3倍有關。
3）根據富含H2O的混合物中CO2加氫過程的APXPS，銅以主要金屬狀態優先偏析于表面，而少量帶電的Au則更深地浸入次表面區域。
Jawaher Mosrat, et al, Low-Temperature Hydrogenation of CO2 to Methanol in Water on ZnO-Supported CuAu Nanoalloys, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202311340
DOI: 10.1002/anie.202311340
https://doi.org/10.1002/anie.202311340
7. Angew: 由可溶液加工的共價有機框架制成的高度柔性介電薄膜
共價有機骨架（COF）被認為是一類具有廣泛應用前景的材料，但其較差的溶液加工性限制了其在許多領域的實用性。在這里，德克薩斯大學達拉斯分校Ronald A. Smaldone，勞倫斯伯克利國家實驗室Yi Liu報道了一種使用親水側鏈的孔隙工程方法，以提高腙和β-酮烯胺連接的COF的加工性能以及柔性結晶薄膜的生產。
本文要點：
1）研究人員對 COF-PEO-3（腙連接）和 TFP-PEO-3（β-酮烯胺連接）的獨立式 COF 薄膜進行機械測量，顯示其楊氏模量分別為 391.7 MPa 和 1034.7 MPa。
2）溶解度和優異的機械性能使得這些 COF 能夠在介電器件中使用。具體來說，TFP-PEO-3薄膜介電電容器同時表現出高介電常數和擊穿強度，放電能量密度為11.22 J cm-3。
這項工作提供了一種生產可溶液加工的 COF 和機械柔性 COF 基薄膜的通用方法，這些薄膜在儲能和柔性電子應用中具有巨大的應用潛力。
Milinda C. Senarathna, et al, Highly Flexible Dielectric Films from Solution Processable Covalent Organic Frameworks, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202312617
DOI: 10.1002/anie.202312617
https://doi.org/10.1002/anie.202312617
8. AM：體內自組裝的雙特異性納米阻斷劑用于增強腫瘤免疫治療
Anti-PD-L1單克隆抗體可通過激活T細胞以實現成功的腫瘤免疫治療。然而，T細胞浸潤不理想導致的細胞外基質成分的過度積累以及抗體對腫瘤的穿透性較差等問題仍會嚴重影響腫瘤免疫治療的有效性。有鑒于此，國家納米科學中心王浩研究員和哈爾濱醫科大學徐萬海教授開發了一種基于多肽的雙特異性納米阻斷劑(BNB)策略，即在腫瘤細胞表面原位構建靶向CXCR4/PD-L1的納米簇，從而通過阻斷CXCR4促進T細胞浸潤和通過占據PD-L1增強T細胞活化，以實現高效的腫瘤免疫治療。
本文要點：
1）研究發現，BNB策略可選擇性識別并結合具有深度穿透腫瘤性能的CXCR4/PD-L1，使其在腫瘤細胞表面快速自組裝成納米簇。與傳統的雙特異性抗體相比，BNB具有更加獨特的體內代謝行為，其在腫瘤中的消除半衰期(t1/2)為69.3小時，比其在血漿中的消除半衰期(1.4小時)長約50倍。
2）較高的腫瘤富集和快速的全身清除等特性能夠有效解決潛在的全身副作用問題。此外，過量的細胞外基質成分所產生的實體腫瘤應激也會顯著降低至44%，從而促進T細胞的浸潤和活化，以發揮免疫治療效果。綜上所述，該研究設計的策略有望進一步增強和拓展PD-1/PD-L1免疫療法的臨床應用效果和前景。
Xing-Jie Hu. et al. An In Vivo Self-Assembled Bispecific Nanoblocker for Enhancing Tumor Immunotherapy. Advanced Materials. 2023
DOI: 10.1002/adma.202303831
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202303831
9. Nano Letters：超薄鈷基普魯士藍類似納米片組裝納米盒與碳納米管互穿作為快速電子/鉀離子導體，實現卓越的鉀存儲
由于世界上豐富的鉀供應，可充電鉀離子電池(PIB)被認為是大規模儲能系統中工業鋰離子電池的潛在替代品。六氰基鈷酸鈷(CoHCC)作為PIB負極材料具有廣闊的應用前景，但目前其性能還不盡如人意。近日，南京師范大學Xiaosi Zhou制備了新型的5 nm尺度的超薄CoHCC納米片狀散布碳納米管組裝納米盒(CNTs/CoHCC納米盒)，以實現高活性的PIB陽極。
本文要點：
1）超薄的CoCC層大大加速了電子傳導并提供了大量的活性部位，而連接的碳納米管提供了快速的軸向電子傳輸。
2）結果表明，優化后的負極在0.1 A g?1下的放電容量為580.9 mA g?1，且具有長期穩定性，1000次循環保持率為71.3%。
3）研究人員通過原位和非原位表征和密度泛函理論計算，進一步闡明了碳納米管/碳納米管納米盒的K+存儲過程和性能提高的原因。
Yifan Xu, et al, Ultrathin Cobalt-Based Prussian Blue Analogue Nanosheet Assembled Nanoboxes Interpenetrated with Carbon Nanotubes as a Fast Electron/Potassium-Ion Conductor for Superior Potassium Storage, Nano Lett., 2023
DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03281
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03281
10. Nano Letters：用于遠程外延的N-極性GaN上石墨烯的優異熱化學穩定性
由于具有出色的物理性能，對由氮化鎵(GaN)外延層制備的高效發光光電和高功率電子器件的需求不斷增加，用于下一代顯示、通信和晶體管應用GaN的性能，如飽和速度(2×107 cm s-1)、臨界電場強度(3.3×106 V cm?1)和外量子效率(84.3%)。近日，麻省理工學院Jeehwan Kim，世宗大學Suklyun Hong，Young Joon Hong，德克薩斯大學達拉斯分校Moon J. Kim研究了基于金屬有機化學氣相沉積 (MOCVD) 的遠程外延的 GaN 襯底上石墨烯的熱化學穩定性。
本文要點：
1）盡管GaN具有優異的物理特性，使其成為高性能電子和發光器件應用的引人注目的選擇，但GaN襯底上石墨烯在高溫下熱化學分解的挑戰阻礙了通過MOCVD實現遠程同質外延。
2）研究研究揭示了 N 極 GaN 上石墨烯的意外穩定性，從而實現了基于 MOCVD 的 N 極 GaN 遠程同質外延。研究人員對 N 極性和 Ga 極性 GaN 襯底的比較分析揭示了明顯不同的結果：石墨烯/N 極性 GaN 襯底產生可釋放的微晶 (μC)，而石墨烯/Ga 極性 GaN 襯底產生不可釋放的薄膜。
3）研究人員將這種差異歸因于 GaN 基板上石墨烯的極性依賴性熱化學穩定性及其隨后與氫的反應。從拉曼光譜、電子顯微鏡分析和覆蓋層分層中獲得的證據表明，在基于 MOCVD 的遠程同質外延過程中，N 極 GaN 上的石墨烯具有顯著的熱化學穩定性。
4）實驗數據證實的分子動力學模擬進一步證實，由于高溫下與氫發生不同的反應，石墨烯的熱化學穩定性依賴于 GaN 的極性。基于 μC 的 N 極遠程同質外延，研究結果在由具有 InGaN 異質結構的 p?n 結 μC 組成的柔性發光二極管的制造中得到了實際應用。
Joonghoon Choi, et al, Exceptional Thermochemical Stability of Graphene on N?Polar GaN for Remote Epitaxy, ACS Nano,
DOI: 10.1021/acsnano.3c06828
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c06828
11. Nano Letters：高度可逆水鋅離子電池界面pH的動態調節
電解液添加劑操作方便，性能顯著，已被認為是延長水基鋅離子電池循環壽命的有效策略。然而，在長期循環過程中，對不穩定的鋅界面進行動態調節仍然是困難的。在這里，南京林業大學Weimin Chen，Xiaoyan Zhou，新加坡科技設計大學Hui Ying Yang三氯甲烷被引入作為一種有效的調節劑，以實現pH穩定和無副產物的界面。
本文要點：
1）天冬氨酸的功能性兩性離子不僅通過陰離子基團(-COO?)的捕獲效應抑制界面pH擾動和寄生反應，同時通過陽離子基團(-NH2+)的靜電屏蔽作用產生均勻的電場。
2）這種協同作用相應地消除了枝晶的形成，并在電解液中創造了一種化學平衡，使鋅電池在5 mA cm?2和10 mA cm?2時分別進行了2060 h和720 h的長期鍍鋅/剝鋅。結果表明，在高陰極負載量(8.6 mg cm?2)條件下，電池容量在1000次循環后保持了93%。
Min Luo, et al, Dynamic Regulation of the Interfacial pH for Highly Reversible Aqueous Zinc Ion Batteries, Nano Lett., 2023
DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c02904
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c02904
