1. Science Advances：二氧化鈦負載的原子分散的 Pd 物質光催化從塑料廢物中生產乙烯和丙酸當前大宗合成塑料聚乙烯 (PE) 的化學回收在高溫/高壓下進行，并產生復雜的產品混合物。在溫和條件下進行 PE 轉化并對增值化學品具有良好的選擇性仍然是一個實際挑戰。在這里，阿德萊德大學喬世璋教授，Jingrun Ran展示了一種原子工程策略，用可逆的 Pd 物質修飾 TiO2 光催化劑，以便在溫和條件下通過二羧酸中間體選擇性地將 PE 轉化為乙烯 (C2H4) 和丙酸。1）TiO2 負載的原子分散的 Pd 物質表現出 531.2 μmol gcat -1 hour?1 的 C2H4 演化，是原始 TiO2 的 408 倍。2）液體產品是一種有價值的化學丙酸，選擇性為98.8%。在氧化和3小時的光反應中，塑料轉化率達到了0.9%的C2烴產率和6.3%的丙酸產率。3）原位光譜研究證實了原子鈀物種的雙重作用：一種促進電荷分離/轉移以實現有效光氧化還原的電子受體，以及一種穩定反應中間體以實現選擇性脫羧的介體。
Shuai Zhang, et al. Photocatalytic production of ethylene and propionic acid from plastic waste by titania-supported atomically dispersed Pd species, Science Advances.DOI: 10.1126/sciadv.adk2407https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk24072. Science Advances：基于黑磷墨水的大規模高效中波紅外光電器件中波紅外 (MWIR) 范圍為 2 至 5 微米，對于化學傳感、成像和光譜學具有重要意義。由于 bP 的俄歇復合系數較低，基于黑磷 (bP) 的中波紅外光發射器和探測器已被證明優于最先進的商業設備。然而，這些設備的可擴展性仍然是一個挑戰。在此，加州大學伯克利分校Ali Javey報道了一種 bP 墨水配方，該配方保留了 bP 卓越的中波紅外光電特性，可沉積厘米級、均勻且無針孔的薄膜，其光致發光量子產率高于具有類似帶隙的競爭性 III-V 和 II-VI 半導體，在高激勵機制。1）作為概念驗證，研究人員使用 bP 墨水作為紅色商用發光二極管上的“磷光體”，以展示明亮的中波紅外光發射。2）研究還表明，這些薄膜可以集成到具有電子和空穴選擇性接觸的異質結構器件架構中，用于直接注入光發射和中波紅外檢測。
Niharika Gupta, et al, Large-scale efficient mid-wave infrared optoelectronics based on black phosphorus ink, Sci. Adv. 9 (49), eadi9384. DOI: 10.1126/sciadv.adi9384https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi9384
3. JACS：晶相可控合成Pd-Te納米片
通過貴金屬納米材料的晶相調控，為提高催化活性提供一種非常具有前景的技術路線。但是如何對二維結構進行連續的晶相調控，以及研究催化劑結構-性能之間的關系仍非常困難。有鑒于此，廈門大學黃小青、蘇州大學邵琪等首次報道對Pd-Te六方晶相納米片進行連續的晶相調控，能夠可控的形成立方相Pd4Te，菱形晶相Pd20Te7，菱形晶相Pd8Te3，六方晶相PdTe，六方晶相PdTe2。 1）通過對六方Pd-Te進行連續的相調控，能夠精確的調控相鄰Pd位點間距，為研究催化劑的本征性質提供一種具有吸引力的方法。研究ORR反應的催化活性，發現ORR催化活性與Pd-Pd間距有關。六方晶相PdTe具有最好的電催化ORR活性，在過電勢為0.9 V，質量活性達到1.02 A mg-1Pd，比活性達到1.83 A mg-1Pd。2）理論計算結果說明增加Pd-Pd間距導致Pd-Pd *OH吸附較弱，因此PdTe實現優異的ORR催化活性。這項研究控制合成特定晶相達到貴金屬納米結構材料，有助于發展和設計具有高催化活性的納米材料。
Xuan Huang, et al, Continuous Phase Regulation of a Pd–Te Hexagonal Nanoplate Library, J. Am. Chem. Soc. 2023DOI: 10.1021/jacs.3c08116https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08116
4. Angew：Cu/TiO2 催化劑光催化從生物多元醇生產乙醇胺和乙二胺
將生物質衍生的多元醇增值為高附加值乙醇胺和乙二胺非常有吸引力。在此，中科院大連化物所Feng Wang，Huifang Liu報道了一種一步光催化方案，通過多功能 Cu/TiO2 催化劑將生物多元醇轉化為產率 60% 的乙醇胺和乙二胺。1）該催化劑能夠在室溫下在一鍋中實現光催化多元醇C-C鍵斷裂和還原胺化的串聯過程，并且還允許選擇性轉化各種生物多元醇和胺。2）機理研究表明，TiO2 中的光生空穴促進了多元醇的逆羥醛 C-C 鍵斷裂或氧化脫氫，光生電子在小尺寸的 Cu 團簇上積累，促進了通過氫轉移的還原胺化并阻止了 H2 的生成。該策略為非貴金屬光催化劑和溫和條件下生物質轉化方法的發展提供了新的機遇。
Meijiang Liu, et al, Photocatalytic Production of Ethanolamines and Ethylenediamines from Bio-Polyols over a Cu/TiO2 Catalyst, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202315795DOI: 10.1002/anie.202315795https://doi.org/10.1002/anie.202315795
5. Angew：四配位 W2S3 用于高效雙 pH 制氫
二維（2D）過渡金屬二硫屬化物（TMD）已成為析氫反應（HER）的有前景的催化劑，在可再生能源技術中發揮著至關重要的作用。打破二維TMD固有的結構范式限制是探索其迷人的物理和化學性質的關鍵，這有望開發出革命性的HER催化劑。在這里，南京郵電大學Qiang Zhao通過獨特的化學計量生長策略明確提出金屬 W2S3，而不是能量上有利的 WS2。1）得益于四配位結構優異的導電性和親水性，以及適當的吉布斯自由能值和足夠低的水解離能壘，W2S3作為催化劑實現了類似Pt的HER活性和較高的長期酸性和堿性電解質穩定性。2）對于質子交換膜（PEM）和陰離子交換膜（AEM）電解槽的應用，W2S3作為陰極催化劑產生優異的雙功能指數（?@1 A cm-2 , PEM = 1.73 V, ?@1 A cm-2 , AEM = 1.77 V）和長期穩定性（471 h@PEM，衰減率為 85.7 μV h?1 ，360 h@AEM，衰減率為 27.1 μV h?1 ）。研究工作提供了對四配位 W2S3 的重要見解，并促進了用于可持續制氫的先進電催化劑的開發。
Lingbin Xie, et al, Tetra-Coordinated W2S3 for Efficient Dual-pH Hydrogen Production, Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202316306DOI: 10.1002/anie.202316306https://doi.org/10.1002/anie.2023163066. EES：高性能鎂金屬電池實現水平鎂片沉積和抑制表面鈍化可充電鎂電池（RMB）由于其高容量和天然豐富度，正在成為鋰離子電池的有效替代品。然而，傳統電解質中嚴重鈍化和不均勻沉積帶來的挑戰依然存在，導致可逆性和循環穩定性較差。近日，新加坡科技研究局Zhi Wei She、休斯敦大學Yan Yao將1-氯丙烷（CP）的共價分子引入傳統電解質中，以操縱鎂陽極的動力學和表面化學。1) 由于CP-Mg相互作用降低了Mg（002）晶面的表面能，在電沉積過程中優先形成具有（002）取向的水平排列片狀形態。此外，CP的最低未占據分子軌道能級能夠在Mg電極表面原位形成穩定的富Cl界面。平面沉積形態與保護性界面相結合，可以有效抑制鎂電極與電解質之間的寄生反應，促進電化學反應動力學。2) 所設計的電解質在不對稱電池中以99.79%的高庫侖效率實現了可逆的Mg電鍍/剝離，并在25 mA cm?2的超高電流密度下在對稱電池中保持穩定循環215小時以上。這種工程電解質還與不同的無機/有機陰極材料表現出優異的兼容性，從而為RMB的應用提供了新機遇。
Gaoliang Yang, et al. Realizing Horizontal Magnesium Platelet Deposition and Suppressed Surface Passivation for High-Performance Magnesium Metal Batteries. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE02317F7. EES：用于超穩定、無枝晶鋰金屬陽極的高氮三嗪基共價有機框架的原位界面工程鋰金屬電池中不可控的枝晶生長和安全可靠性嚴重制約了其商業化進程，因此設計高度安全穩定的鋰金屬電池仍然面臨巨大挑戰。在這里，廣東工業大學Li Yunyong原位構建了具有高楊氏模量（3.51GPa）的高富氮三嗪基共價有機骨架（COFs）（N含量：47.04at.%），以減少副反應，并誘導均勻的Li+通量和Li電鍍/剝離，從而抑制枝晶生長。1) 理論和實驗分析證實，COFs的強親鋰性和高富氮結構具有多個吸附位點和高的Li吸附能，并自發形成具有豐富Li-N和高度有序孔結構的剛性有機/無機雜化保護層，從而誘導均勻的Li+通量和Li鍍/剝離，降低Li+遷移能壘，增強Li+遷移率，抑制Li枝晶生長。2) COF@Li對稱電池實現超長循環穩定性，其在5mA cm-2（5mAh cm-2）下超過8000小時和在20mA cm-2（20mAh cm-2）下超過1600小時。LiFePO4||COF@Li全電池在5 C下具有超過1000次循環的優異循環穩定性。
Liguo Yue, et al. In-situ interface engineering of highly nitrogen-rich triazine-based covalent organic frameworks for ultra-stable, dendrite-free lithium-metal anode. EES 2023https://doi.org/10.1039/D3EE02803H8. AEM：水性鋅碘電池中鋅金屬多功能表面涂層的原位構建水性鋅碘電池（Zn–I2）在大規模儲能系統中具有巨大應用前景。然而，它們的實際應用面臨著重大挑戰，包括枝晶的形成、聚碘離子引起的腐蝕以及鋅陽極側的其他副反應。山東大學Yang Jian、上海理工大學Bai Zhongchao報道了一種簡單有效的鋅陽極預處理方法，通過Zn和SnF2的取代反應，形成致密耐用的多功能表面層（MSL）。 1) MSL包括鋅金屬上的錫（Sn）和ZnF2相，其中Sn具有良好的鋅親和力和高析氫過電勢，而ZnF2具有徑向離子傳輸途徑。此外，兩者都具有與聚碘離子的低結合能，能夠防止界面層的失效。因此，該界面層可以同時有效地減輕鋅金屬電極枝晶的形成、聚碘離子的腐蝕以及水引起的其他副反應。2) 因此，Zn–I2電池的性能大大提高，并在2 A g?1的電流密度下表現出優異的穩定性，其經過20000次循環后仍具有80%的容量保持率。即使I2負載增加到8 mg cm?2，它仍然可以穩定循環5000次，并且容量保持率為94%。
Gulian Wang, et al. In situ Construction of Multifunctional Surface Coatings on Zinc Metal for Advanced Aqueous Zinc–Iodine Batteries. Adv. Energy Mater. 2023
DOI: 10.1002/aenm.202303221
https://doi.org/10.1002/aenm.202303221
9. AEM：具有增強的光捕獲和電荷傳輸的Z型Ta3N4基光陽極同時增強光電化學（PEC）系統中的光收集和電荷傳輸是實現高太陽能-氫氣效率的主要挑戰。在這里，首爾大學Ho Won Jang利用Ta3N4的精細帶隙和帶位置，構建了Ta3N4-Si Z型系統，以促進從生成到催化的電荷傳輸路徑。1) 具有NbNx電子介體的Ta3N4-Si結有效建立了Z型電荷傳輸，并增強了水氧化驅動力，通過增加光電壓來降低起始電勢。此外，氮摻雜的CoFeOx助催化劑在表面上增強了空穴動力學，從而改善了水氧化催化的空穴提取。2) 上述策略之間的協同作用加速了Ta3N4光陽極中的電荷分離和傳輸，這將光電流起始電位從0.69 V降低到0.27 V。該工作中增強光電壓和光電流的系統方法擴展了基于金屬氮化物PEC器件的設計概念。
Hee Ryeong Kwon, et al. Low Onset-Potential Z-Scheme Ta3N5-based Photoanode with Enhanced Light Harvesting and Charge Transport. Adv. Energy Mater. 2023DOI: 10.1002/aenm.202303342https://doi.org/10.1002/aenm.20230334210. Nano Letters：氧空位增強了水系鋁錳電池的質子嵌入動力學鋁離子電池因其優越的電化學性能、低成本、高安全性而受到廣泛關注。為了解決電池性能的限制，探索新型正極材料并了解這些電池的反應機理具有重要意義。在眾多候選材料中，多種結構和價態使錳基氧化物成為水系鋁離子電池（AAIB）的最佳選擇。近日，河北大學Wenming Zhang，Zhanyu Li，新加坡科技設計大學Hui Ying Yang利用具有豐富氧空位的γ-MnO2制備了錳基水性AIB。1）通過對氧空位的理論計算和測試，研究人員最終得出氧空位可以通過打開MnO6八面體增加新的離子擴散路徑來改善H+的反應動力學。2）這種Al//Ov-MnO2電池在~1.5和~1.0 V處提供兩個放電平臺。在0.2 A g?1時最高放電比容量可達481.9 mAh g?1，0.4 A g?1 下 200 次循環后的 循環性能保持在126.6 mAh g?1 容量。此外，還進行了一系列異位實驗來驗證充電/放電機制。3）最后研究人員發現H+和Al3+共插入機制是MnO2陰極的主要過程。這項工作為二氧化錳材料在水性 AIB 中的應用提供了見解。
Hanqing Gu, et al, Oxygen Vacancies Boosted Proton Intercalation Kinetics for Aqueous Aluminum?Manganese Batteries, Nano Lett., 2023DOI: 10.1021/acs.nanolett.3c03654https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c03654
