1. Nature Commun.：用于大規模儲能的堿性水基鈉離子電池水基鈉離子電池在大規模儲能方面具有廣闊的應用前景，但水的分解限制了電池的能量密度和壽命。目前提高水穩定性的方法包括昂貴的含氟鹽以形成固體電解液界面，以及向電解液中添加潛在易燃的共溶劑以降低水的活度。然而，這些方法大大增加了成本和安全風險。將電解液從近中性轉變為堿性可以抑制放氫，同時也會引發放氧和陰極溶解。近日，阿德萊德大學喬世璋教授報道了一種基于錳基PBA陰極(Na2MnFe(CN)6，NMF)，NaTi2(PO4)3(NTP)陽極和經濟實惠的無氟高氯酸鈉(NaClO4)堿性電解液的無氫堿性AsIB，其成本明顯低于在高濃度電解液中常用的三氟鈉鹽和雙(三氟甲基磺酰亞胺)鈉。1）堿性電解液在陽極上抑制她。通過在NMF陰極上涂覆一層商用的鎳/碳(Ni/C)納米顆粒層，在陰極表面附近形成了一個富含H3O+的局部環境。2）這種富含H3O+的局部環境源于Ni(OH)2的不可逆形成和可逆的Ni(OH)2/NiOOH氧化還原(由原位衰減全反射紅外光譜(ATR-IR)和操縱面同步X射線粉末衍射(XRPD)證實)，顯著降低了OER和電極溶解。3）此外，涂層中的部分Ni原子被原位嵌入到陰極中，以穩定堿性介質中的NMF結構，這一點通過操縱面拉曼和高角度環形暗場掃描電子顯微鏡(HAADF-STEM)得到了證實。
Wu, H., Hao, J., Jiang, Y. et al. Alkaline-based aqueous sodium-ion batteries for large-scale energy storage. Nat Commun 15, 575 (2024).https://doi.org/10.1038/s41467-024-44855-6
2. Nature Commun.：金屬基底相互作用增強Ir單原子OER性能
金屬-基底相互作用能夠顯著改善單原子催化劑的電子結構并且調節催化活性。但是由于基底的變化或者催化劑的穩定性降低，通常調節金屬基底之間的相互作用的方法具有局限性。有鑒于此，中國科學技術大學曾杰、張志榮等報道通過電化學沉積方法在Ni LDH上修飾結構明確的Ir單原子位點，研究強金屬-基底相互作用改善OER電催化性能。 1）通過電化學沉積法能夠構筑不同結構的單原子Ir位點。通過陰極電化學沉積法能夠在三重面心立方位點修飾金屬-基底相互作用非常強并且結構明確的Ir原子位點；通過陽極電化學沉積法能夠在金屬-基底相互作用比較弱的氧空穴位點沉積Ir單原子。2）具有強金屬-基底相互作用的Ir單原子催化位點的OER質量活性和本征催化活性比弱金屬-基底相互作用較弱的Ir單原子OER質量活性高19.5倍和5.2倍。反應機理研究發現，Ir和基底之間較強的金屬-基底相互作用能夠將Ni位點轉移到Ir位點，因此得以優化中間體物種的吸附強度，并且增強催化活性。
Wei, J., Tang, H., Sheng, L. et al. Site-specific metal-support interaction to switch the activity of Ir single atoms for oxygen evolution reaction. Nat Commun 15, 559 (2024)DOI: 10.1038/s41467-024-44815-0https://www.nature.com/articles/s41467-024-44815-03. Nature Commun.：具有固有手性的[60]富勒烯間綴合物的合成[60]富勒烯的聚結可能產生具有非天然拓撲結構的假設納米碳組件。自1985年發現[60]富勒烯以來，聚結的[60]富勒烯低聚物僅在高電子加速電壓下的低聚過程中通過透射電子顯微鏡觀察到作為瞬態物質。在這里，京都大學Yasujiro Murata展示了由固有手性開放-[60]富勒烯組成的共價組裝體的合理合成。1）晶體學分析揭示了非共軛和共軛[60]富勒烯間雜化物的雙籠結構，其中兩個[60]富勒烯籠通過共價鍵彼此結合。2）前者通過異手性識別進一步組裝，使得四個碳籠在溶液和固態下均以四面體方式排列。3）[60]富勒烯間共軛物反映了徑向共軛雙π表面性質，在還原態下表現出強電子通訊、強烈的吸收行為和手性光學活性，不對稱因子為0.21（在674 nm），打破了記錄已知的手性有機分子。
Hashikawa, Y., Okamoto, S. & Murata, Y. Synthesis of inter-[60]fullerene conjugates with inherent chirality. Nat Commun 15, 514 (2024).DOI：10.1038/s41467-024-44834-xhttps://doi.org/10.1038/s41467-024-44834-x4. Nature Commun.：通過石墨烯柵欄方法在 Fe-Co 雙金屬催化劑上進行CO2加氫，選擇性可調調整CO2加氫產物分布對于獲得高選擇性目標產物具有重要意義。然而，由于鏈增長和氫化反應的不精確調控，單一產物的定向合成具有挑戰性。在此，富山大學Noritatsu Tsubaki，Shuhei Yasuda，沈陽化工大學Bing Liang ，安徽大學Lisheng Guo報告了一種通過石墨烯圍欄工程控制多個站點的方法，該方法能夠將 CO2/H2 混合物直接轉化為不同類型的碳氫化合物。1）石墨烯柵欄表面的Fe-Co活性位點呈現出50.1%的輕質烯烴選擇性，而被石墨烯柵欄分隔的空間Fe-Co納米粒子實現了43.6%的液化石油氣選擇性。 2）在石墨烯柵欄的輔助下，碳化鐵和金屬鈷可以有效調控C-C偶聯和烯烴二次加氫反應，實現輕質烯烴和液化石油氣之間的產物選擇性轉換。此外，它還開創了二氧化碳通過費托途徑直接加氫制液化石油氣的先例，與其他報道的復合催化劑相比，時空產率最高。
Liang, J., Liu, J., Guo, L. et al. CO2 hydrogenation over Fe-Co bimetallic catalysts with tunable selectivity through a graphene fencing approach. Nat Commun 15, 512 (2024).https://doi.org/10.1038/s41467-024-44763-95. Nature Commun.：體心立方納米晶體形核和生長控制形變孿晶的原子尺度觀察孿生是金屬納米結構中獲得高強度和高延展性的一種基本塑性變形方式。一般認為，體心立方(BCC)金屬的孿生誘發塑性是由孿晶形核控制的，但一旦克服形核能壘，孿晶的快速長大就會促進孿晶的快速長大。近日，匹茲堡大學Scott X. Mao，佐治亞理工學院Ting Zhu通過原位原子尺度的透射電子顯微鏡應變實驗和原子模擬，發現直徑大于15 nm的體心立方Ta納米晶中的形變孿晶是由于孿晶部分沿有限尺寸孿晶結構的邊界緩慢推進而不情愿地生長的。相反，通過將納米晶直徑減小到15 nm以下，可以避免不情愿的孿晶生長。1）結果是，成核的孿晶結構迅速穿透納米晶的橫截面，通過孿晶邊界的輕松遷移實現快速孿晶生長，導致大的均勻塑性變形。2）本工作揭示了體心立方金屬形核和生長控制孿生機制的尺寸依賴性轉變，為探索體心立方納米結構金屬的孿生誘導塑性和突破強塑性極限提供了新的思路。
Zhong, L., Zhang, Y., Wang, X. et al. Atomic-scale observation of nucleation- and growth-controlled deformation twinning in body-centered cubic nanocrystals. Nat Commun 15, 560 (2024).https://doi.org/10.1038/s41467-024-44837-86. Nature Commun.：甲烷直接氧化制甲醇的Au覆蓋率調節甲烷在溫和的條件下直接氧化制甲醇，由于其活性不足和選擇性低而具有挑戰性。一個關鍵目標是改善甲烷第一個碳氫鍵的選擇性氧化，同時抑制剩余碳氫鍵的氧化，以確保甲醇的高產率和選擇性。在這里，海南大學Peilin Deng，Xinlong Tian，中國科學院物理研究所Lin Gu，廣東工業大學Quanbing Liu設計了超薄的PdxAuy納米薄膜，并利用實驗和密度泛函理論結果揭示了催化劑表面羥基自由基的結合強度與催化性能之間的火山型關系。 1）研究表明，反應過程中的反應引發步驟和反應轉化步驟之間存在權衡關系。2）優化后的Pd3Au1納米片的甲醇產率為每克Pd每小時147.8毫摩爾，在70 ℃時選擇性為98%，是甲烷直接氧化制甲醇最有效的催化劑之一。
Xu, Y., Wu, D., Zhang, Q. et al. Regulating Au coverage for the direct oxidation of methane to methanol. Nat Commun 15, 564 (2024).https://doi.org/10.1038/s41467-024-44839-67. Nature Commun.：超薄超疏水大孔結構氣體擴散增強電極用于酸性CO2電還原 二氧化碳(CO2)電還原反應(CO2RR)為將二氧化碳轉化為有價值的化學品和燃料提供了一種很有前途的策略。酸性電解液中的CO2RR由于抑制了碳酸鹽的生成而具有各種優點。然而，在酸性環境中，由于沒有氫氧化物促進CO2的擴散，其反應速度受到了CO2擴散緩慢的嚴重限制。在這里，九州大學Miho Yamauchi設計了一種采用銅基超薄超疏水大孔層的氣體擴散電極(GDE)的優化結構，其中CO2的擴散得到了極大的增強。1）即使在機械變形條件下，這種GDE仍保持其適用性。2）在酸性電解液中，CO2RR的法拉第效率為87%，多碳產物(C2+)的部分電流密度為?1.6 A cm?2，當施加稀釋度為25%的CO2時，部分電流密度為?0.34A cm?2。3）在強酸性環境中，C2+的形成是由催化劑及其氫氧化物共同控制的二級反應。
Sun, M., Cheng, J. & Yamauchi, M. Gas diffusion enhanced electrode with ultrathin superhydrophobic macropore structure for acidic CO2 electroreduction. Nat Commun 15, 491 (2024).DOI：10.1038/s41467-024-44722-4https://doi.org/10.1038/s41467-024-44722-4
8. JACS：流動相光催化甲烷氧化偶聯
光催化甲烷偶聯制備高附加值工業化學品是一種具有吸引力的綠色可持續技術路線，但是通常光催化甲烷偶聯反應面臨著甲烷轉化率低和產物過度氧化的雙重局限。有鑒于此，中國科學技術大學熊宇杰、高超等設計了一種流動相光催化甲烷氧化偶聯催化體系，這種流動相光催化體系通過溫和的活性氧物種、表面plasmon極化效應、多個位點反應氣等方法結合，從而避免產物的過度氧化。 1）設計了Au/TiO2光催化劑，安裝在三維打印流動相光反應器內，實現了218.2 μmol h-1的CH4轉化率，產物的C2+選擇性達到~90 %，而且能夠穩定的工作240 h。2）這項工作通過同時的設計反應器和設計光催化劑，從而能夠調控傳質過程、反應物分子的活化、阻礙產物分子過度氧化，構筑高性能流動相光催化甲烷氧化偶聯體系。
Yihong Chen, et al, Continuous Flow System for Highly Efficient and Durable Photocatalytic Oxidative Coupling of Methane, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.3c10069 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c100699. AM：下一代電源用柔性鈣鈦礦太陽能電池的材料和器件設計中科院寧波材料所葛子義和Chang Liu等概述了柔性鈣鈦礦太陽能電池（f-PSCs）的快速發展，以解決對替代能源的迫切需求，強調了它們令人印象深刻的功率轉換效率，在十年內從2.62%提高到24%以上。1）作者研究了鈣鈦礦材料獨特的光電特性及其內在的機械柔性在f-PSCs開發中的作用。針對材料改性和設備優化提出的各種策略顯著提高了效率和彎曲耐久性。除了討論與薄膜均勻性和環境穩定性相關的挑戰和創新解決方案之外，還討論了從小規模器件到大面積光伏組件的過渡，以用于各種應用。2）本綜述對f-PSCs的發展提供了簡潔而全面的見解，為其融入各種應用鋪平了道路，并強調了其在可再生能源領域的潛力。Ruijia Tian, et al. Material and Device Design of Flexible Perovskite Solar Cells for Next-Generation Power Supplies. Advanced Materials. Accepted.DOI: 10.1002/adma.202311473https://doi.org/10.1002/adma.202311473
10. AM：自適應性細胞焦亡誘導劑可通過膜黏附微生物優化納米酶的催化微環境以用于癌癥免疫治療
細胞焦亡在腫瘤免疫治療領域中受到了越來越多的關注。通過產生活性氧(reactive oxygen species, ROS)增加對質膜的損傷是一種能夠促進細胞焦亡的有效途徑。然而，由于ROS的固有缺陷以及免疫抑制性腫瘤微環境等問題，目前增強膜破裂的細胞焦亡策略的應用性能仍會受到很大的限制。有鑒于此，中國科學院長春應化所曲曉剛研究員和任勁松研究員通過整合鼠李糖乳桿菌GG(LGG)和類酶金屬-有機框架，設計了一種自適應性細胞焦亡誘導劑(LPZ)，并將其用于實現有效的細胞焦亡免疫治療。1）LPZ可通過LGG菌毛與癌細胞黏蛋白的相互作用黏附于癌細胞的細胞膜上。研究發現，該適應性制劑可以通過無氧呼吸創造酸性微環境，從而逐步增強納米酶產生ROS的性能。2）實驗結果表明，LPZ可以在癌細胞膜上和癌細胞內產生高水平的ROS，從而導致細胞焦亡，并產生強大的抗腫瘤免疫。與此同時，LGG最終會在此過程中被ROS殺死，以停止其呼吸，從而防止產生潛在的生物安全性問題。綜上所述，該研究工作能夠為設計自適應性納米催化藥物以用于腫瘤免疫治療提供新的借鑒和參考。
Wenjie Wang. et al. A Self-Adaptive Pyroptosis Inducer: Optimizing the Catalytic Microenvironment of Nanozymes by Membrane-Adhered Microbe Enables Potent Cancer Immunotherapy. Advanced Materials. 2023DOI: 10.1002/adma.202310063https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202310063
