1. Science Advances：由設計者聚羥基脂肪酸酯制成的彈性體 vitrimer，具有可回收性和生物降解性交聯彈性體是可拉伸材料，通常不可回收或不可生物降解。中鏈長度聚羥基脂肪酸酯 (mcl-PHA) 柔軟且具有延展性，使這些生物基聚合物成為可生物降解彈性體的良好候選者。彈性通常由交聯網絡結構賦予，共價適應性網絡已成為通過動態共價鍵的觸發重排制備可回收熱固性材料的解決方案。在這里，國家可再生能源實驗室Gregg T. Beckham，科羅拉多州立大學Eugene Y.-X. Chen通過在生物產生的 mcl-PHA 中化學安裝共價適應性網絡來開發可生物降解和可回收的彈性體。1）具體來說，使用惡臭假單胞菌的工程菌株來生產含有懸垂末端烯烴的 mcl-PHA，作為后功能化的化學把手。硫醇-烯化學被用來合并硼酸酯 (BE) 交聯，產生基于 PHA 的玻璃體。2）mcl-PHA 以低密度（<6 摩爾%）與 BE 交聯，提供柔軟的彈性體材料，具有熱再加工性、生物降解性和使用壽命結束時的去網絡性。其機械性能顯示出其在粘合劑、可生物降解的軟機器人和電子產品等領域的應用潛力。
Robin M. Cywar, et al, Elastomeric vitrimers from designer polyhydroxyalkanoates with recyclability and biodegradability, Sci. Adv. 9 (47), eadi1735.DOI: 10.1126/sciadv.adi1735https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi17352. Science Advances：用于制造堅韌滑環固體聚合物電解質的應變誘導結晶和相分離可穿戴設備的應用對機械堅固的聚合物電解質的需求不斷增加。楊氏模量和斷裂能是描述電解質機械可靠性的重要參數。前者對于抑制充放電時的短路起著至關重要的作用，而后者則表示裂紋擴展的阻力。然而，高楊氏模量的聚合物電解質通常很脆。在這項研究中，東京大學Kohzo Ito，Kei Hashimoto基于應變誘導結晶（SIC）和相分離，設計了一種堅韌的滑環固體聚合物電解質（SR-SPE），突破了剛度和韌性之間的這種權衡。1） SIC 使材料非常堅韌（斷裂能量為每立方米 80 至 100 兆焦耳）。聚合物中的相分離增強了剛度（楊氏模量，10 至 70 兆帕）。2）相分離和 SIC 的綜合作用使 SR-SPE 堅韌且堅硬，而這些機制不會損害離子電導率。這種 SIC 策略可以與其他增韌機制相結合來設計堅韌的聚合物凝膠材料。
Kei Hashimoto, et al, Strain-induced crystallization and phase separation used for fabricating a tough and stiff slide-ring solid polymer electrolyte, Sci. Adv. 9 (47), eadi8505.DOI: 10.1126/sciadv.adi8505https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi85053. Science Advances：2LiXGaF3 中電荷聚集誘導的快離子傳導：電解質設計策略2LiX-GaF3（X = Cl、Br、I）電解質為固態電池提供了有利的特性：機械柔韌性和高電導率。然而，了解 2LiX-GaF3 中快離子傳輸的起源一直具有挑戰性。近日，佛羅里達州立大學Yan-Yan Hu，三星高級技術學院 (SAIT) Sung-Kyun Jung報道了2LiCl-GaF3 (3.20 mS/cm) > 2LiBr-GaF3 (0.84 mS/cm) > 2LiI-GaF3 (0.03 mS/cm) 的離子電導率順序與二元 LiCl (10?12 S/cm) < LiBr (10?10 S/cm) < LiI (10?7 S/cm)。 1）利用多核 7 Li、71Ga、19F 固態核磁共振和密度泛函理論模擬，研究人員發現 Ga(F,X)n 聚陰離子通過電荷聚集削弱 Li+ -X? 相互作用，從而促進 Li+ 離子傳輸。2）與 2LiCl-GaF3 相比，在 2LiBr-GaF3 和 2LiIGaF3 中，Ga-X 配位隨著 F 參與的減少而減少。這些見解將為基于電荷聚集的電解質設計提供信息，適用于各種離子導體。該策略可有效生產高導電性多價陽離子導體，如 Ca2+ 和 Mg2+，因為蛋白質中羧酸鹽的電荷聚集會減少它們與 Ca2+ 和 Mg2+ 的結合。
Sawankumar V. Patel, et al, Charge-clustering induced fast ion conduction in 2LiXGaF3: A strategy for electrolyte design, Sci. Adv. 9 (47), eadj9930. DOI: 10.1126/sciadv.adj9930DOI: 10.1126/sciadv.adj9930https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj99304. EES：選擇性蝕刻掉高反應性（002）鋅面實現高效水性鋅金屬電池由于其高安全性、高容量、環境友好性和低廉的價格，水性鋅金屬電池在促進未來全球電氣化方面極具應用前景。然而，鋅（Zn）在水性電解質中的高反應性導致枝晶生長，進而導致鋅的穩定性差和可逆性差，極大地限制了AZMBs的實際應用。近日，中南大學Chang Zhi、Pan Anqiang、南京大學周豪慎通過選擇性蝕刻掉普通鋅箔中的反應性（002）Zn面，可以有效鈍化鋅金屬，從而抑制樹枝狀Zn和水誘導副產物的形成，最終顯著提高鋅金屬的穩定性和可逆性。1) 在4500次循環期間，即使在10mA cm-2的侵蝕條件下，蝕刻Zn的平均庫侖效率（CE）也提高到99.94%的水平。基于蝕刻Zn的NH4V4O10//Zn軟包電池具有317.3mAh g-1的高比容量，即使在350次循環后仍保持85.2%的容量。2) 作者還實現了更實用的0.124 Ah NH4V4O10//Zn軟包電池，其在80次循環后具有高91.23%的容量保持率。該工作為提高鋅金屬的穩定性和可逆性帶來新的見解，并加速AZMB的商業化。
Dongming Xu, et al. Selectively Etching-off Highly Reactive (002) Zn Facet Enable Highly Efficient Aqueous Zinc-metal Batteries. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE02522E
5. Angew：同步消除過量的光不穩定 PbI2 和界面能帶失配，實現高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池
消除鈣鈦礦薄膜中過量碘化鉛（PbI2）帶來的光不穩定性以及減少鈣鈦礦層與異質界面之間的能量失配是兩步順序沉積法制備鈣鈦礦太陽能電池（PVSC）中亟待解決的問題。這里，南昌大學陳義旺教授，Licheng Tan采用1乙基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸鹽（EMIMBF4）將多余的PbI2轉化為更堅固的一維EMIMPbI3，可以承受晶格應變，同時在SnO2/鈣鈦礦界面形成界面偶極層，以重新配置界面能帶結構并加速電荷提取。1）未封裝的 PVSC 器件獲得了 24.28% 的冠軍效率和最高的開路電壓 (1.19 V) 之一。2）此外，未封裝的器件表現出顯著提高的熱穩定性、增強的環境穩定性和顯著的運行穩定性，并且在連續照明下最大功率點跟蹤時保持 85% 的原始效率超過 1500 小時。
Jiacheng He, et al, Synchronous Elimination of Excess Photoinstable PbI2 and Interfacial Band Mismatch for Efficient and Stable Perovskite Solar Cells, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202315233DOI: 10.1002/anie.202315233https://doi.org/10.1002/anie.202315233
6. Angew：將金屬配合物錨定在 Au25 納米團簇上以增強光耦合電催化 CO2 還原
具有離散能級的原子精確金納米團簇(NC)可用作減少二氧化碳的光敏劑。然而，Au NC的緊密配體封端阻礙了CO2在其活性位點上的吸附。在這里，日內瓦大學Thomas Bürgi通過配體交換反應（LER）將硫醇官能化的三聯吡啶金屬配合物（金屬配合物，金屬=Ru、Ni、Fe、Co）錨定在Au NC上，獲得了一種新型雜化材料。1）將Ru和Ni配合物錨定在Au25 NC（Au25-Ru和Au25-Ni）上，可實現高選擇性的光耦合電催化CO2還原(PECR)中CO2到CO的充分轉化，CO的法拉第效率(FECO)超過90%在廣泛的潛在范圍內，顯著的活性（CO生產率比原始Au25PET18高出兩倍）和極高的周轉頻率（TOF，Au25-Ru在-0.97 V時為63012 h-1）。 2）此外，PECR穩定性測試表明，與原始Au NC相比，改性NC具有優異的長期穩定性。該方法提供了一種增強PECR活性和選擇性以及提高Au NCs在光照射下的穩定性的新策略，這為高活性和穩定的Au NCs催化劑鋪平了道路。
Jiangtao Zhao, et al, Anchoring of Metal Complexes on Au25 Nanocluster for Enhanced Photocoupled Electrocatalytic CO2 Reduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202316649DOI: 10.1002/anie.202316649https://doi.org/10.1002/anie.202316649
7. Angew：具有非金屬到金屬芳香環配位和有前景的光熱轉換效率的 Pd8 納米團簇
構建具有原子精度的環境穩定的單原子層金屬基材料并了解其潛在的穩定性機制具有挑戰性。在這里，中科院固體物理研究所伍志鯤，南方科技大學Jun Li合成了穩定的單原子層鈀納米團簇，并通過電噴霧電離質譜和單晶 X 射線晶體學對其進行了精確表征。1）在納米團簇中發現了一個類偽戊二烯 Pd8 單元，通過非金屬與金屬芳環配位與兩個順式 PPh 單元相互作用。2）理論表明，這種意想不到的配位與半夾心型有機金屬化合物中典型的有機芳環與金屬的配位明顯不同，有助于所獲得的單原子層納米團簇的環境穩定性和實驗分析。3）此外，量子化學計算揭示了沿Pd8平面水平x方向的主導電子躍遷，表明納米團簇具有較高的光熱轉換效率（PCE），實驗PCE為73.3%，證實了這一點。因此，這項研究揭示了一種新型化合物的誕生，并發現了不尋常的非金屬與金屬芳香環配位，對未來單原子層狀化合物的合成、結構、性質以及結構-性質相關性具有重要意義。金屬基材料。
Qing You, et al, Pd8 Nanocluster with Nonmetal-to-Metallo-Aromatic-Ring Coordination and Promising Photothermal Conversion Efficiency, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202313491DOI: 10.1002/anie.202313491https://doi.org/10.1002/anie.202313491
8. Angew：利用 Cu-Cs 位點的鄰近性和分布將甲醇直接轉化為酯/醛
甲醇是各種商品化學品的通用構建模塊，開發工業上有前途的轉化策略仍然是甲醇化學的最終目標。在這項研究中，華東理工大學段學志教授設計了一種雙Cu-Cs催化系統，能夠將甲醇和乙酸甲酯/乙醇一步直接轉化為高附加值的酯/醛，并利用Cu-Cs位點。1）毫米級親密的Cu-Cs引發甲醇脫氫和縮合，涉及質子轉移、羥醛形成和羥醛縮合，得到不飽和酯和醛，選擇性分別為76.3%和31.1%。微米級的Cu-Cs顯著促進了中間體在催化劑界面上的傳質，并隨后加氫生成飽和酯和醛，選擇性分別為67.6%和93.1%。相反，納米尺度的Cu-Cs會改變反應路徑，并在速率決定步驟中具有類似的能壘，但會阻斷酸堿位點并將反應轉移為副產物。2）更重要的是，通過進一步調整反應床中Cu和Cs在Cu-Cs||Cs配置中的分布，實現了前所未有的四重串聯催化生產甲基丙烯酸甲酯（MMA），優于現有的工業工藝并節省至少15%的生產成本。
Wenyao Chen, et al, Leveraging the Proximity and Distribution of Cu-Cs Sites for Direct Conversion of Methanol to Esters/Aldehydes, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202314288DOI: 10.1002/anie.202314288https://doi.org/10.1002/anie.202314288
9. Angew：用于高性能鋰有機電池的具有協同多活性基團的樹枝狀sp碳共軛苯并噻二唑基聚合物
由C、H、O、N元素組成的綠色有機材料越來越受到世界范圍的關注。然而，有機材料的溶解度高、導電性差、活化時間長等限制了其在實際中的發展。近日，上海大學Yong Wang設計了兩種在苯環和苯環噻二唑基團之間具有炔基鍵并具有不同數量的氟原子修飾的穩定共價有機材料（定義為BOP-0F和BOP-2F），用于鋰離子電池。1）由于這些有機材料中炔基（涉及雙電子）和苯并噻二唑單元（涉及五電子）的氧化還原活性，BOP-0F和BOP-2F在100次循環中都可以實現~719.8和713.5 mAh g -1 的優異可逆容量。2）雖然 BOP-2F 電極比 BOP-0F 電極表現出更穩定的循環性能，特別是在初始循環期間沒有明顯的容量上升。這可以歸因于BOP-2F中炔基鍵合和氟原子修飾的協同效應。炔基、苯并噻二唑和氟基團的儲鋰和活化機制也通過一系列材料表征和理論模擬得到了深入探討。這項工作在為能量存儲高效有機電極的分子設計和研究提供新穎策略方面具有重要意義。
Yingnan Cao, et al, Dendritic sp Carbon-Conjugated Benzothiadiazole-Based Polymers with Synergistic Multi-Active Groups for High-Performance Lithium Organic Batteries, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202316208DOI: 10.1002/anie.202316208https://doi.org/10.1002/anie.20231620810. AEM：用于高能鋰離子電池的堅固快速離子傳導相間增強的SiOx陽極 氧化硅（SiOx）是理想的高能鋰離子電池陽極材料，因為它們的比容量比傳統的石墨陽極高得多。然而，由于SiOx陽極在重復鋰化/脫鋰過程中體積變化過大，其初始庫侖效率（ICE）低，從而阻礙了其實際應用。為了解決SiOx的這些缺點，中國科學院崔光磊、Xu Gaojie、青島科技大學Zhou Xinhong通過簡單的煅燒方法，合理構建了富含LiF、Li2C2O4、LiBO2和Li2B4O7的堅固且快速的離子傳導界面。1) 所形成的固體電解質界面（SEI）層具有高楊氏模量和快速的Li+傳導性能，因此其可以適應SiOx陽極的塑性變形，減輕寄生反應，并在循環時保持電極的完整性。2) 因此，改性的SiOx（M-SiOx）陽極表現出更高的ICE、更好的容量保持和優異的倍率性能。此外，將M-SiOx陽極與LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2陰極配對的全電池在200次循環中具有80.6%的高容量保持率。
Rongxian Wu, et al. Robust and Fast-Ion Conducting Interphase Empowering SiOx Anode Toward High Energy Lithium–Ion Batteries. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202302899https://doi.org/10.1002/aenm.20230289911. ACS Nano：化學不對稱聚合物操縱二維共價有機框架的結晶來合成可加工的納米片源自二維共價有機框架（2D COF）的納米片在各個領域越來越受歡迎。雖然二維COF的化學和物理分層方面的突破不斷涌現，但精確調控COF納米片的生長尚未實現。在此，南京工業大學Xiansong Shi，Yong Wang報道了一種有效的聚合物控制結晶策略，以精確控制 COF 納米片的生長。 1）化學不對稱聚乙烯吡咯烷酮（PVP）被開發為操縱劑，選擇性地與醛和（100）面相互作用以誘導COF的各向異性生長。2）PVP 結構單元的數量決定了這種特定的相互作用，從而產生分子薄但厚度可控且分散性優異的納米片。3）研究人員將這些納米片加工成堅固的 A4 大小的膜，用于超選擇性分子分離。插入長鏈 PVP 的膜表現出顯著改善的性能，超過了報道的 COF 膜。這項工作報告了一種各向異性結晶 2D COF 的策略，以產生可加工的納米片以實現實際應用。
Tong Ju, et al, Chemically Asymmetric Polymers Manipulate the Crystallization of Two-Dimensional Covalent Organic Frameworks to Synthesize Processable Nanosheets, ACS Nano, 2023 DOI: 10.1021/acsnano.3c07743https://doi.org/10.1021/acsnano.3c07743
12. ACS Nano：受半月板啟發的自潤滑和摩擦響應水凝膠，用于保護關節軟骨和改善運動
半月板損傷與軟骨退化和骨關節炎（OA）的發展有關。當半月板損傷發生時，保護關節軟骨和改善運動是一項挑戰。在此，受半月板成分和功能的啟發，南方科技大學Decheng Wu，Hongmei Liu，北京大學第三醫院Jia-Kuo Yu開發了一種自潤滑和摩擦響應水凝膠，其中含有負載雙氯芬酸鈉（DS）和卡托皂苷元（KGN）的納米脂質體，用于抗炎和軟骨再生。1）當水凝膠被注射到半月板損傷部位時，載藥納米脂質體以摩擦響應方式從水凝膠中釋放出來，并重新組裝形成水合層，在運動過程中潤滑關節。同時，DS和KNG不斷從納米脂質體中釋放，以減輕炎癥并促進軟骨再生。2）此外，這種水凝膠表現出良好的可注射性、機械性能、抗疲勞性和長期降解性。3）體內實驗表明，注射水凝膠可以有效提高大鼠的運動表現并保護關節軟骨，表明它是半月板損傷的潛在治療方法。
Lei Liu, et al, Meniscus-Inspired Self-Lubricating and Friction-Responsive Hydrogels for Protecting Articular Cartilage and Improving Exercise, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c10139https://doi.org/10.1021/acsnano.3c10139
