1. Nature Materials：在晶格失配透明導(dǎo)電氧化物上堆疊紋理薄膜透明導(dǎo)電氧化物是現(xiàn)代（光電）電子器件和太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其上形成的紋理功能膜對性能操控優(yōu)化非常重要。然而，由于這些材料具有不同的晶體結(jié)構(gòu)，使其難以建立相干界面，從而難以在透明導(dǎo)電氧化物上定向生長。近日，南京大學(xué)Zou Zhigang、Li Zhaosheng、Feng Jianyong報道了在晶格失配透明導(dǎo)電氧化物上堆疊紋理薄膜。1) 以晶格失配的六方晶系α-Fe2O3和四方摻雜氟的氧化錫為例，作者通過原子級研究表明，在它們的界面上形成了相干有序結(jié)構(gòu)，并通過氧介導(dǎo)的尺寸和化學(xué)匹配方式在摻雜氟的氧化錫上形成了[110]取向的α-Fe2O3膜。2) 此外，作者還實現(xiàn)了晶格失配氧化物的織構(gòu)化生長，包括尖晶石Co3O4、螢石CeO2、鈣鈦礦BiFeO3，甚至鹵化物鈣鈦礦Cs2AgBiBr6。該工作為開發(fā)高性能透明導(dǎo)電氧化物支撐器件提供了新機(jī)遇。
Huiting Huang, et al. Stacking textured films on lattice-mismatched transparent conducting oxides via matched Voronoi cell of oxygen sublattice. Nature Materials 2023DOI: 10.1038/s41563-023-01746-3https://doi.org/10.1038/s41563-023-01746-3
2. Nature Commun.：適用于不對稱烯丙基烷基化化學(xué)的手性、空氣穩(wěn)定且可靠的 Pd(0) 預(yù)催化劑
通過鈀催化的不對稱烯丙基烷基化形成立體選擇性碳-碳鍵是獲得手性天然產(chǎn)物和活性藥物成分的關(guān)鍵策略。然而，基于特羅斯特和 Pfaltz-Helmchen-Williams PHOX 配體的催化劑通常需要高負(fù)載量、特定的預(yù)活化方案和過量的手性配體。這使得這些反應(yīng)不經(jīng)濟(jì)，通常不可重復(fù)，因此不可持續(xù)。在這里，維多利亞大學(xué)David C. Leitch，倫敦瑪麗女王大學(xué)Stellios Arseniyadis報道了幾種手性單組分 Pd(0) 預(yù)催化劑，它們在各種不對稱烯丙基烷基化反應(yīng)中具有活性且實際適用。1）盡管 Trost 型配體有著數(shù)十年的歷史和廣泛的使用，但這項工作中的預(yù)催化劑是唯一報道的與這些配體形成穩(wěn)定、可分離的 Pd(0) 配合物的例子。2）通過九種不對稱烯丙基烷基化反應(yīng)評估這些預(yù)催化劑，發(fā)現(xiàn)在低鈀負(fù)載量下具有高反應(yīng)性和選擇性。 3）重要的是，研究人員還報道了前所未有的 Pd 催化的乙內(nèi)酰脲對映選擇性烯丙基化反應(yīng)，僅用 0.2 mol% 的催化劑即可實現(xiàn)克級高收率和對映選擇性。
Huang, J., Keenan, T., Richard, F. et al. Chiral, air stable, and reliable Pd(0) precatalysts applicable to asymmetric allylic alkylation chemistry. Nat Commun 14, 8058 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-43512-8https://doi.org/10.1038/s41467-023-43512-8
3. Nature Commun.：完全可重構(gòu)串并聯(lián)光伏組件的電氣性能
可重構(gòu)光伏模塊是提高部分遮陽系統(tǒng)能源產(chǎn)量的一種有前途的方法。到目前為止，已經(jīng)通過模擬或簡化實驗評估了這一概念的可行性。在這項工作中，代爾夫特理工大學(xué)Patrizio Manganiello分析了具有六個可重構(gòu)塊的串并聯(lián)光伏模塊的全尺寸原型的戶外性能。1）在長達(dá) 4 個月的時間內(nèi)，將其性能與具有靜態(tài)互連和六個旁路二極管的參考光伏模塊進(jìn)行了比較。2）結(jié)果表明，在部分遮蔽下，可重構(gòu)模塊比參考模塊多產(chǎn)生了 10.2% 的能量。相比之下，在均勻照明下，由于其開關(guān)矩陣引入的額外損耗，可重構(gòu)光伏模塊的能量產(chǎn)量降低了 1.9%。3）最后，研究人員提出了對重新配置算法的修改，以減小模塊的輸出電流-電壓范圍并簡化模塊級功率轉(zhuǎn)換器的設(shè)計，同時限制陰影容差損失。
Calcabrini, A., Muttillo, M., Zeman, M. et al. Electrical performance of a fully reconfigurable series-parallel photovoltaic module. Nat Commun 14, 8113 (2023).DOI：10.1038/s41467-023-43927-3https://doi.org/10.1038/s41467-023-43927-34. Angew：通過電極/電解質(zhì)界面的中間組裝實現(xiàn)可持續(xù)尿素合成的通用方法電催化C-N偶聯(lián)工藝確實是直接尿素合成以及二氧化碳和硝酸鹽廢物共同升級的可持續(xù)替代方案。然而，主要的挑戰(zhàn)在于未激活的C-N耦合過程。在這里，湖南大學(xué)王雙印教授，Chen Chen，Dawei Chen提出了一種用堿金屬陽離子進(jìn)行中間組裝的策略，以激活電極/電解質(zhì)界面上的 C-N 耦合。1）尿素合成活性遵循Li+ < Na+ < Cs+ < K+ 的趨勢。在 K+ 存在的情況下，在單原子 Co 負(fù)載的 TiO2 催化劑上，相對于可逆氫電極，在 –0.80 V 的電壓下，尿素產(chǎn)率為 212.8±10.6 mmol h–1 g –1，創(chuàng)下了世界紀(jì)錄。2）理論計算和操作同步輻射傅里葉變換紅外測量表明，C-N 耦合的能壘通過 K+ 介導(dǎo)的中間組裝顯著降低。通過將該策略應(yīng)用于各種催化劑，研究人員證明電極/電解質(zhì)界面的中間組裝是促進(jìn)可持續(xù)尿素合成的通用方法。
Xiaojin Tu, et al, A Universal Approach for Sustainable Urea Synthesis via Intermediate Assembly at the Electrode/Electrolyte Interface, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202317087DOI: 10.1002/anie.202317087https://doi.org/10.1002/anie.202317087
5. Angew：點(diǎn)擊化學(xué)介導(dǎo)的細(xì)胞膜糖共聚物工程用于增強(qiáng)樹突狀細(xì)胞疫苗
樹突狀細(xì)胞疫苗(DCV)能夠誘導(dǎo)腫瘤特異性免疫應(yīng)答，其在腫瘤免疫治療領(lǐng)域中具有巨大的應(yīng)用潛力。為了構(gòu)建工程化增強(qiáng)型DCV，蘇州大學(xué)陳紅教授、劉莊教授和上海大學(xué)孫樂樂教授首次通過代謝細(xì)胞表面糖工程和無銅點(diǎn)擊化學(xué)的方法構(gòu)建了糖共聚物工程化DC疫苗(GDCV)。 1）實驗首先利用氟烷接枝的聚乙烯亞胺將腫瘤抗原卵清蛋白(OVA)遞送到樹突狀細(xì)胞(DC)中，然后將末端帶有二苯并環(huán)辛炔(DBCO)基團(tuán)的糖共聚物偶聯(lián)到DC上，以制備得到G-DCV。與未修飾的DCV相比，G-DCV可以通過增強(qiáng)DCs與T細(xì)胞的黏附來誘導(dǎo)實現(xiàn)更強(qiáng)的T細(xì)胞活化。2）研究發(fā)現(xiàn)，G-DCV經(jīng)過繼轉(zhuǎn)移后能夠更加有效地抑制小鼠B16-OVA(表達(dá)OVA抗原)腫瘤的生長。與免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合后，G-DCV可在不同的腫瘤模型中表現(xiàn)出進(jìn)一步增強(qiáng)的抗腫瘤作用。綜上所述，該研究工作能夠為提高DC疫苗的治療效果提供一種新的有效策略。
He Yang. et al. Click-Chemistry-Mediated Cell Membrane Glycopolymer Engineering to Potentiate Dendritic Cell Vaccines. Angewandte Chemie International Edition. 2023DOI: 10.1002/anie.202315782https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.2023157826. AEM：利用高熵揭示鈉離子電池高壓下NASICON的快速鈉擴(kuò)散動力學(xué)釩基鈉超離子導(dǎo)體（NASICON）由于其高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和優(yōu)異的Na+離子擴(kuò)散性能而受到人們的廣泛關(guān)注。然而，Na4VM（PO4）3由于低電子電導(dǎo)率和V4+/V5+的不可逆相變而在高電壓（≈4.0V）下遭受容量衰減。北京大學(xué)侯仰龍設(shè)計了一種高熵Na4VFe0.6Mn0.2Cr0.1（CoMgAl）0.1（PO4）3（NVFP-HE）NASICON材料，該材料利用多種金屬的固有效應(yīng)，實現(xiàn)了優(yōu)異的倍率性能、良好的離子導(dǎo)電性和電子導(dǎo)電性。1) 這種NVFP-HE陰極不僅在1C下具有141.98 mAh g?1的高放電容量，而且在高達(dá)50C的電流速率下具有85.77 mAh g–1的容量。此外，在50 C下進(jìn)行10000次充放電循環(huán)后，NVFP-HE還可以保留66.7%的初始容量。2) 此外，高熵可以緩解4V下不可逆相變引起的性能衰減。NVFP-HE//HC全電池在0.2 C下具有81 mAh g?1的容量。這種高熵效應(yīng)及其概念驗證可以為廣泛應(yīng)用尋找獨(dú)特的組合和合理設(shè)計先進(jìn)的陰極材料。
Muhammad Tayyab Ahsan, et al. Unraveling the Fast Na Diffusion Kinetics of NASICON at High Voltage via High Entropy for Sodium-Ion Battery. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202302733https://doi.org/10.1002/aenm.2023027337. AEM：有序介孔固體電解質(zhì)界面的電化學(xué)活化實現(xiàn)超穩(wěn)定鋰金屬電池在鋰金屬電池中，合理構(gòu)建人工固體電解質(zhì)界面（ASEI）可以使鋰離子流動和電鍍/剝離均勻化，從而增強(qiáng)電極-電解質(zhì)界面的機(jī)械和電化學(xué)穩(wěn)定性。中國科學(xué)院Li Chilin提出了一種有序的中孔粉末氧化磷酸鋯（ZrOP），并通過在金屬Li上刷涂ZrOP來構(gòu)建具有Li離子導(dǎo)電性的ASEI。1) 在Li陽極循環(huán)過程中，ZrOP中P誘導(dǎo)的非晶化可以加速鋰化反應(yīng)，并促進(jìn)ASEI中含P的Li離子導(dǎo)體和LiF疇的產(chǎn)生。ASEI的電化學(xué)活化具有促進(jìn)的離子導(dǎo)電性和互連的多孔網(wǎng)絡(luò)，從而有利于Li金屬晶粒（尺寸≈10μm）的均勻成核和生長，并有利于在長期的Li電鍍和剝離過程中抑制Li枝晶和體積膨脹。2) ZrOP改性的Li對稱電池能夠在1 mA cm?2下實現(xiàn)超過1600小時的長壽命，基于LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（NCM811）的全電池具有至少300次循環(huán)的穩(wěn)定性，并且在1 C下的容量保持率為80%。改性的薄鋰箔（厚度為40μm）陽極還能夠?qū)崿F(xiàn)基于高負(fù)載NCM811陰極的多層軟包電池，該電池具有穩(wěn)定的循環(huán)和超過1 Ah的可逆容量。
Yuping Gu, et al. Electrochemical Activation of Ordered Mesoporous Solid Electrolyte Interphases to Enable Ultra-Stable Lithium Metal Batteries. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202302174https://doi.org/10.1002/aenm.2023021748. AEM：單層介孔碳骨架的多層超晶格插層MXene用于高效電容儲能將導(dǎo)電和多孔成分作為柱撐材料結(jié)合到二維（2D）材料的夾層中，為重新堆積問題提供了解決方案，并能構(gòu)建多功能異質(zhì)超結(jié)構(gòu)。復(fù)旦大學(xué)董安鋼、Yang Dong、Li Tongtao、溫州大學(xué)Wang Yajun通過MXene Ti3C2Tx納米片和Fe3O4納米顆粒的膠體共組裝，合成了嵌入單層介孔碳骨架（MMCF）的多層MXene超晶格。 1) 插層的MMCF不僅增加了層間間距并產(chǎn)生了用于快速傳輸?shù)亩嗫淄ǖ溃疫€具有促進(jìn)電子沿z方向轉(zhuǎn)移的導(dǎo)電柱。這些獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征可以充分利用單層MXene，使所得的Ti3C2Tx/MMCF超晶格特別適合在含有大量離子的有機(jī)電解質(zhì)中進(jìn)行電容儲能。2) 由Ti3C2Tx/MMCF制成的超級電容器在四氟硼酸四乙基銨/碳酸亞丙酯電解質(zhì)中具有317 F cm?3的體積電容。此外，由Ti3C2Tx/MMCF制成的微型超級電容器（MSC）通過使用離子液體1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽作為電解質(zhì)實現(xiàn)了0.10 mWh cm?2的面能量密度。
Xianwu Huang, et al. Multilayer Superlattices of Monolayer Mesoporous Carbon Framework-Intercalated MXene for Efficient Capacitive Energy Storage. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202303417 https://doi.org/10.1002/aenm.2023034179. AEM：氧誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)破壞改善Li3PS4的Li+傳輸和電化學(xué)穩(wěn)定性全固態(tài)電池（ASSB）的性能取決于固體電解質(zhì)（SE）的Li+傳輸和穩(wěn)定性特性。Li3PS4以其對鋰金屬的穩(wěn)定性而聞名，但其離子導(dǎo)電性仍然是一個限制因素。佛羅里達(dá)州立大學(xué)Hu Yanyan通過O取代誘導(dǎo)局部結(jié)構(gòu)紊亂，實現(xiàn)了1.38 mS cm?1的離子電導(dǎo)率，并且Li3PS4?xOx（x=0.31）的活化能為0.34 eV。1) O取代將Li+從2D途徑傳輸轉(zhuǎn)化為3D途徑傳輸，增加了離子遷移率。與Li3PS4相比，Li3PS3.69O0.31在臨界電流密度和對Li金屬的穩(wěn)定性方面得到了顯著改進(jìn)，并保留了其電化學(xué)穩(wěn)定性。2) 當(dāng)Li3PS3.69O0.31與作為陰極活性材料的TiS2偶聯(lián)時，ASSBs半電池顯示出顯著增強(qiáng)的容量和倍率性能。該工作闡明了引入局部結(jié)構(gòu)紊亂來改善SE性能的效用，并強(qiáng)調(diào)了通過創(chuàng)建氧硫化物SE來結(jié)合硫化物和氧化物固有強(qiáng)度的好處。
Michael J. Deck, et al. Oxygen-Induced Structural Disruption for Improved Li+ Transport and Electrochemical Stability of Li3PS4. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202302785https://doi.org/10.1002/aenm.202302785
10. ACS Nano：鈷錨定三維氮摻雜碳質(zhì)網(wǎng)絡(luò)作為低極化和長壽命鋁硫電池的分隔改性層
鋁-硫（Al?S）電池由于其高理論能量密度、固有安全性和低成本而引起了廣泛的興趣。然而，嚴(yán)重的極化和較差的循環(huán)性能嚴(yán)重限制了Al?S電池的發(fā)展。在此，烏爾姆亥姆霍茲研究所 Stefano Passerini，Xu Liu提出了用鈷錨定的三維（3D）氮摻雜碳質(zhì)網(wǎng)絡(luò)（Co@CMel-ZIF）作為隔膜改性層來緩解這些問題，該網(wǎng)絡(luò)是通過 ZIF-7、三聚氰胺和 CoCl2 的混合物碳化制備的。 1）它呈現(xiàn)出具有中等表面積和高平均孔徑的3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，被證明可以有效吸附多硫化鋁并阻礙多硫化物在隔膜上的遷移，從而增強(qiáng)Al?S電池的循環(huán)穩(wěn)定性。同時，Co@CMel-ZIF具有豐富的催化吡啶-N和Co?Nx活性位點(diǎn)，可有效消除硫化物轉(zhuǎn)化的障礙，從而促進(jìn)極化降低。2）結(jié)果表明，以Co@CMEL-ZIF為隔膜的Al?S電池在20 °C的電流密度為50 mA g?1時，極化電壓為0.47 V，150次循環(huán)后的放電比容量為503 mAh g?1。而采用裸隔膜的電池在相同條件下循環(huán)70次后，極化強(qiáng)度為1.01V，放電容量為300 mAh g?1。這項工作表明，改進(jìn)隔膜是改善Al?S電池高極化和循環(huán)性能差的一種有前途的策略。
Cheng Xu, et al, Three-Dimensional Nitrogen-Doped Carbonaceous Networks Anchored with Cobalt as Separator Modification Layers for Low-Polarization and Long-Lifespan Aluminum?Sulfur Batteries, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c08476https://doi.org/10.1021/acsnano.3c08476
11. ACS Nano：高電壓鋰金屬電池中陽離子缺陷調(diào)節(jié)的鋰離子遷移
鋰金屬作為下一代高能量密度電池的負(fù)極材料具有很高的潛力。然而，Li+離子的不均勻傳輸會導(dǎo)致金屬電極上鋰枝晶的生長，導(dǎo)致嚴(yán)重的容量衰減和較短的循環(huán)壽命。在這項研究中，深圳大學(xué)Lei Yao帶負(fù)電的親鋰位點(diǎn)（例如陽離子金屬空位）被用作調(diào)節(jié)鋰金屬電池（LMB）中原子級Li+離子沉積的主體。1）作為概念證明，用帶負(fù)電的 TiNbO4 顆粒（標(biāo)記為 CNF/nc-TNO）裝飾的三維（3D）碳納米纖維（CNF）被證實是有前途的鋰宿主。Nb5+ 和 Ti4+ 離子的碳熱還原引起的陽離子空位產(chǎn)生帶負(fù)電的纖維表面和強(qiáng)靜電相互作用，將 Li+ 離子通量引導(dǎo)至纖維下方的陰影區(qū)域和整個纖維墊。2）因此，即使在 10 mA cm?2 的高電流密度下，在 CNF/nc-TNO 主體中也觀察到了圓周鋰金屬鍍層。此外，CNF/nc-TNO不對稱電池比包含無陽離子缺陷的電中性CNF（在20個循環(huán)后表現(xiàn)出快速失效）或銅箔的電池具有明顯更強(qiáng)大和穩(wěn)定的庫侖效率（CE）（380個循環(huán)后為99.2％）。它表現(xiàn)出快速的 CE 衰減，100 次循環(huán)后 CE 為 87.1%）。3）此外，CNF/nc-TNO 在重復(fù)鍍鋰/剝離過程中（2 mA cm?2 超過 4000 小時）表現(xiàn)出高穩(wěn)定性和低電壓滯后，面積容量為 2 mAh cm?2 。進(jìn)一步與高電壓LiNi0.8Co0.1Mn0.1（NCM811）正極配對，全電池表現(xiàn)出長期循環(huán)（220個循環(huán)），CE為99.2%，具有穩(wěn)定的倍率能力。
Yingmeng Zhang, et al, Cationic Defect-Modulated Li-Ion Migration in High-Voltage Li-Metal Batteries, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c09415https://doi.org/10.1021/acsnano.3c09415
12. ACS Nano：用于無枝晶柔性鋁有機(jī)電池的 MXene 基混合導(dǎo)體界面
鋁電池因其低成本和高理論容量而成為大規(guī)模儲能應(yīng)用的有前景的后鋰電池技術(shù)。然而，阻礙其發(fā)展的挑戰(zhàn)之一是鋁金屬陽極的電鍍/剝離效果不理想。為了解決這個問題，復(fù)旦大學(xué)余學(xué)斌教授在室溫下通過原位化學(xué)反應(yīng)在 Al 表面構(gòu)建了超薄 MXene 層。 1）所制備的柔性MXene薄膜由于其高的離子導(dǎo)電性和高的機(jī)械柔韌性而起到了保護(hù)鋁金屬的盔甲的作用。2）在50 mA cm?2的超高電流密度下，鋁/鋁電池的鋁負(fù)極具有超過5000h的長循環(huán)壽命，355Wh kg?1 PtO//Al電池的200次循環(huán)保持率為100%。這項工作為穩(wěn)定電極?電解液界面的形成和調(diào)節(jié)以及改善鋁金屬電池的有效策略提供了新的見解。
Long Yao, et al, MXene-Based Mixed Conductor Interphase for Dendrite-Free Flexible Al Organic Battery, ACS Nano, 2023DOI: 10.1021/acsnano.3c07611https://doi.org/10.1021/acsnano.3c07611
